[SmallBitVector] Fix bug in find_next_unset for small types with indices >=32
[llvm-core.git] / docs / LangRef.rst
blob87e8a557504a28da65bc7413f39f599b2137cd9e
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 values 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 a 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.
254     Unfortunately this doesn't correspond to any feature in .o files, so it
255     can only be used for variables like ``llvm.global_ctors`` which llvm
256     interprets specially.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``external``
271     If none of the above identifiers are used, the global is externally
272     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
273     resolve external symbol references.
275 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
276 other than ``external`` or ``extern_weak``.
278 .. _callingconv:
280 Calling Conventions
281 -------------------
283 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
284 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
285 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
286 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
287 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
288 added in the future:
290 "``ccc``" - The C calling convention
291     This calling convention (the default if no other calling convention
292     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
293     convention supports varargs function calls and tolerates some
294     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
295     the function (as does normal C).
296 "``fastcc``" - The fast calling convention
297     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
298     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
299     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
300     code for the target, without having to conform to an externally
301     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
302     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
303     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
304     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
305     match the prototype of the function definition.
306 "``coldcc``" - The cold calling convention
307     This calling convention attempts to make code in the caller as
308     efficient as possible under the assumption that the call is not
309     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
310     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
311     This calling convention does not support varargs and requires the
312     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
313     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
314     calls for inlining.
315 "``cc 10``" - GHC convention
316     This calling convention has been implemented specifically for use by
317     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
318     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
319     by disabling callee save registers. This calling convention should
320     not be used lightly but only for specific situations such as an
321     alternative to the *register pinning* performance technique often
322     used when implementing functional programming languages. At the
323     moment only X86 supports this convention and it has the following
324     limitations:
326     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
327        floating-point types are supported.
328     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
329        floating-point parameters.
331     This calling convention supports `tail call
332     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
333     caller and callee are using it.
334 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
335     This calling convention has been implemented specifically for use by
336     the `High-Performance Erlang
337     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
338     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
339     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
340     registers for argument passing than the ordinary C calling
341     convention and defines no callee-saved registers. The calling
342     convention properly supports `tail call
343     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
344     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
345     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
346     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
347     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
348     bit).
349 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
350     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
351     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
352     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
353     platform's customary return register.
354 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
355     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
356     sequence in place of a call site. This convention forces the call
357     arguments into registers but allows them to be dynamically
358     allocated. This can currently only be used with calls to
359     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
360     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
361 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
362     This calling convention attempts to make the code in the caller as
363     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
364     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
365     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
366     burden of saving and recovering a large register set before and after the
367     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
368     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
369     apply for values returned in callee-saved registers.
371     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
372       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
373       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
375     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
376     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
377     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
378     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
379     registers, which haven't already been saved by the caller. The
380     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
381     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
382     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
383     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
384     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
385     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
387     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
388     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
389     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
390     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
391     by other runtimes in the future too. The current implementation only
392     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
393     future.
394 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
395     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
396     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
397     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
398     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
399     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
400     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
401     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
402     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
403     returned in callee-saved registers.
405     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
406       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
407       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
409     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
410     that don't need to call out to any other functions.
412     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
413     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
414     experimental at this time.
415 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
416     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
417     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
418     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
419     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
420     sequence.
422     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
423     preserving as many registers as possible (all the registers that are
424     preserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
426     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
427     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
428     caller/callee-saved registers.
430     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
431     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
433     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
434       RDI and RAX.
435 "``swiftcc``" - This calling convention is used for Swift language.
436     - On X86-64 RCX and R8 are available for additional integer returns, and
437       XMM2 and XMM3 are available for additional FP/vector returns.
438     - On iOS platforms, we use AAPCS-VFP calling convention.
439 "``cc <n>``" - Numbered convention
440     Any calling convention may be specified by number, allowing
441     target-specific calling conventions to be used. Target specific
442     calling conventions start at 64.
444 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
445 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
446 convention.
448 .. _visibilitystyles:
450 Visibility Styles
451 -----------------
453 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
454 styles:
456 "``default``" - Default style
457     On targets that use the ELF object file format, default visibility
458     means that the declaration is visible to other modules and, in
459     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
460     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
461     to other modules. Default visibility corresponds to "external
462     linkage" in the language.
463 "``hidden``" - Hidden style
464     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
465     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
466     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
467     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
468     library) can reference it directly.
469 "``protected``" - Protected style
470     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
471     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
472     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
473     cannot be overridden by another module.
475 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
476 visibility.
478 .. _dllstorageclass:
480 DLL Storage Classes
481 -------------------
483 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
484 DLL storage class:
486 ``dllimport``
487     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
488     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
489     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
490     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
491 ``dllexport``
492     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
493     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
494     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
495     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
496     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
497     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
499 .. _tls_model:
501 Thread Local Storage Models
502 ---------------------------
504 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
505 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
506 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
507 TLS model may be specified:
509 ``localdynamic``
510     For variables that are only used within the current shared library.
511 ``initialexec``
512     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
513 ``localexec``
514     For variables defined in the executable and only used within it.
516 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
518 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
519 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
520 more information on under which circumstances the different models may
521 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
522 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
524 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
525 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
527 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
528 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
530 .. _runtime_preemption_model:
532 Runtime Preemption Specifiers
533 -----------------------------
535 Global variables, functions and aliases may have an optional runtime preemption
536 specifier. If a preemption specifier isn't given explicitly, then a
537 symbol is assumed to be ``dso_preemptable``.
539 ``dso_preemptable``
540     Indicates that the function or variable may be replaced by a symbol from
541     outside the linkage unit at runtime.
543 ``dso_local``
544     The compiler may assume that a function or variable marked as ``dso_local``
545     will resolve to a symbol within the same linkage unit. Direct access will
546     be generated even if the definition is not within this compilation unit.
548 .. _namedtypes:
550 Structure Types
551 ---------------
553 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
554 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
555 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
556 to forward declare a type that is not yet available.
558 An example of an identified structure specification is:
560 .. code-block:: llvm
562     %mytype = type { %mytype*, i32 }
564 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
565 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
567 .. _nointptrtype:
569 Non-Integral Pointer Type
570 -------------------------
572 Note: non-integral pointer types are a work in progress, and they should be
573 considered experimental at this time.
575 LLVM IR optionally allows the frontend to denote pointers in certain address
576 spaces as "non-integral" via the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
577 Non-integral pointer types represent pointers that have an *unspecified* bitwise
578 representation; that is, the integral representation may be target dependent or
579 unstable (not backed by a fixed integer).
581 ``inttoptr`` instructions converting integers to non-integral pointer types are
582 ill-typed, and so are ``ptrtoint`` instructions converting values of
583 non-integral pointer types to integers.  Vector versions of said instructions
584 are ill-typed as well.
586 .. _globalvars:
588 Global Variables
589 ----------------
591 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
592 instead of run-time.
594 Global variable definitions must be initialized.
596 Global variables in other translation units can also be declared, in which
597 case they don't have an initializer.
599 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
600 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified. If there
601 is a mismatch between the explicit or inferred section information for the
602 variable declaration and its definition the resulting behavior is undefined.
604 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
605 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
606 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
607 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
608 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
609 variable.
611 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
612 constant, even if the final definition of the global is not. This
613 capability can be used to enable slightly better optimization of the
614 program, but requires the language definition to guarantee that
615 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
616 units that do not include the definition.
618 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
619 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
620 always define a pointer to their "content" type because they describe a
621 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
622 pointers.
624 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
625 that the address is not significant, only the content. Constants marked
626 like this can be merged with other constants if they have the same
627 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
628 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
629 whose address is significant.
631 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
632 not be significant within the module.
634 A global variable may be declared to reside in a target-specific
635 numbered address space. For targets that support them, address spaces
636 may affect how optimizations are performed and/or what target
637 instructions are used to access the variable. The default address space
638 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
640 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
641 target supports it, it will emit globals to the section specified.
642 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
643 support.
645 External declarations may have an explicit section specified. Section
646 information is retained in LLVM IR for targets that make use of this
647 information. Attaching section information to an external declaration is an
648 assertion that its definition is located in the specified section. If the
649 definition is located in a different section, the behavior is undefined.
651 By default, global initializers are optimized by assuming that global
652 variables defined within the module are not modified from their
653 initial values before the start of the global initializer. This is
654 true even for variables potentially accessible from outside the
655 module, including those with external linkage or appearing in
656 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
657 by marking the variable with ``externally_initialized``.
659 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
660 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
661 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
662 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
663 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
664 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
665 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
666 assume that the globals are densely packed in their section and try to
667 iterate over them as an array, alignment padding would break this
668 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
670 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
671 an optional :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`,
672 an optional :ref:`global attributes <glattrs>` and
673 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`.
675 Variables and aliases can have a
676 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
678 :ref:`Scalable vectors <t_vector>` cannot be global variables or members of
679 structs or arrays because their size is unknown at compile time.
681 Syntax::
683       @<GlobalVarName> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility]
684                          [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
685                          [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace]
686                          [ExternallyInitialized]
687                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
688                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
689                          [, align <Alignment>] (, !name !N)*
691 For example, the following defines a global in a numbered address space
692 with an initializer, section, and alignment:
694 .. code-block:: llvm
696     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
698 The following example just declares a global variable
700 .. code-block:: llvm
702    @G = external global i32
704 The following example defines a thread-local global with the
705 ``initialexec`` TLS model:
707 .. code-block:: llvm
709     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
711 .. _functionstructure:
713 Functions
714 ---------
716 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
717 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`runtime preemption
718 specifier <runtime_preemption_model>`,  an optional :ref:`visibility
719 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
720 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
721 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
722 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
723 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
724 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
725 an optional address space, an optional section, an optional alignment,
726 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
727 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
728 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
729 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
730 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
731 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
733 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
734 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility style
735 <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`, an
736 optional :ref:`calling convention <callingconv>`, an optional ``unnamed_addr``
737 or ``local_unnamed_addr`` attribute, an optional address space, a return type,
738 an optional :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function name, a possibly
739 empty list of arguments, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
740 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, and an optional
741 :ref:`prologue <prologuedata>`.
743 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
744 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
745 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
746 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
747 function return). If an explicit label name is not provided, a block is assigned
748 an implicit numbered label, using the next value from the same counter as used
749 for unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a
750 function entry block does not have an explicit label, it will be assigned label
751 "%0", then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc. If a
752 numeric label is explicitly specified, it must match the numeric label that
753 would be used implicitly.
755 The first basic block in a function is special in two ways: it is
756 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
757 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
758 the entry block of a function). Because the block can have no
759 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
761 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
762 target supports it, it will emit functions to the section specified.
763 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
765 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
766 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
767 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
768 is specified, the function is forced to have at least that much
769 alignment. All alignments must be a power of 2.
771 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
772 be significant and two identical functions can be merged.
774 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
775 not be significant within the module.
777 If an explicit address space is not given, it will default to the program
778 address space from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
780 Syntax::
782     define [linkage] [PreemptionSpecifier] [visibility] [DLLStorageClass]
783            [cconv] [ret attrs]
784            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
785            [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace] [fn Attrs]
786            [section "name"] [comdat [($name)]] [align N] [gc] [prefix Constant]
787            [prologue Constant] [personality Constant] (!name !N)* { ... }
789 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
790 argument is of the following form:
792 Syntax::
794    <type> [parameter Attrs] [name]
797 .. _langref_aliases:
799 Aliases
800 -------
802 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
803 are just a new symbol and metadata for an existing position.
805 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
806 constant expression.
808 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
809 :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`, an optional
810 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
811 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
813 Syntax::
815     @<Name> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
817 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
818 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
819 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
821 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
822 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
823 to the same content.
825 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
826 not be significant within the module.
828 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
829 some can only be checked when producing an object file:
831 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
832   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
834 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
835   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
836   object file.
838 * No global value in the expression can be a declaration, since that
839   would require a relocation, which is not possible.
841 .. _langref_ifunc:
843 IFuncs
844 -------
846 IFuncs, like as aliases, don't create any new data or func. They are just a new
847 symbol that dynamic linker resolves at runtime by calling a resolver function.
849 IFuncs have a name and a resolver that is a function called by dynamic linker
850 that returns address of another function associated with the name.
852 IFunc may have an optional :ref:`linkage type <linkage>` and an optional
853 :ref:`visibility style <visibility>`.
855 Syntax::
857     @<Name> = [Linkage] [Visibility] ifunc <IFuncTy>, <ResolverTy>* @<Resolver>
860 .. _langref_comdats:
862 Comdats
863 -------
865 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
867 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
868 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
869 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
870 aliasee computes to, if any.
872 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
873 choose between keys in two different object files.
875 Syntax::
877     $<Name> = comdat SelectionKind
879 The selection kind must be one of the following:
881 ``any``
882     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
883 ``exactmatch``
884     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
885     same data.
886 ``largest``
887     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
888 ``noduplicates``
889     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
890 ``samesize``
891     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
892     same amount of data.
894 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs, and ELF and WebAssembly
895 only support ``any`` as a selection kind.
897 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
898 the COMDAT key's section is the largest:
900 .. code-block:: text
902    $foo = comdat largest
903    @foo = global i32 2, comdat($foo)
905    define void @bar() comdat($foo) {
906      ret void
907    }
909 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
910 the global name:
912 .. code-block:: text
914   $foo = comdat any
915   @foo = global i32 2, comdat
918 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
919 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
920 and another COMDAT section with selection kind
921 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
922 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
924 There are some restrictions on the properties of the global object.
925 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
926 targeting COFF.
927 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
928 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
929 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
930 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
931 if a collision occurs in the symbol table.
933 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
934 For example:
936 .. code-block:: text
938    $foo = comdat any
939    $bar = comdat any
940    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
941    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
943 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
944 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
945 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
946 sections.
948 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
949 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
950 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
951 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
952 is supplied to `llc`).
954 .. _namedmetadatastructure:
956 Named Metadata
957 --------------
959 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
960 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
961 operands for a named metadata.
963 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
964    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
965    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
966    are still valid, which allows any character to be part of a name.
968 Syntax::
970     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
971     !0 = !{!"zero"}
972     !1 = !{!"one"}
973     !2 = !{!"two"}
974     ; A named metadata.
975     !name = !{!0, !1, !2}
977 .. _paramattrs:
979 Parameter Attributes
980 --------------------
982 The return type and each parameter of a function type may have a set of
983 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
984 used to communicate additional information about the result or
985 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
986 of the function, not of the function type, so functions with different
987 parameter attributes can have the same function type.
989 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
990 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
991 For example:
993 .. code-block:: llvm
995     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
996     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
997     declare signext i8 @returns_signed_char()
999 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
1000 ``readonly``) come immediately after the argument list.
1002 Currently, only the following parameter attributes are defined:
1004 ``zeroext``
1005     This indicates to the code generator that the parameter or return
1006     value should be zero-extended to the extent required by the target's
1007     ABI by the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
1008 ``signext``
1009     This indicates to the code generator that the parameter or return
1010     value should be sign-extended to the extent required by the target's
1011     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
1012     the callee (for a return value).
1013 ``inreg``
1014     This indicates that this parameter or return value should be treated
1015     in a special target-dependent fashion while emitting code for
1016     a function call or return (usually, by putting it in a register as
1017     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
1018     two different kinds of registers). Use of this attribute is
1019     target-specific.
1020 ``byval`` or ``byval(<ty>)``
1021     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
1022     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
1023     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
1024     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
1025     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
1026     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
1027     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
1028     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
1029     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
1030     values.
1032     The byval attribute also supports an optional type argument, which must be
1033     the same as the pointee type of the argument.
1035     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
1036     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
1037     form and the known alignment of the pointer specified to the call
1038     site. If the alignment is not specified, then the code generator
1039     makes a target-specific assumption.
1041 .. _attr_inalloca:
1043 ``inalloca``
1045     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
1046     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
1047     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
1048     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
1049     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
1050     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
1052     An argument allocation may be used by a call at most once because
1053     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
1054     used in conjunction with other attributes that affect argument
1055     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
1056     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
1057     large aggregate return values, which means that frontend authors
1058     must lower them with ``sret`` pointers.
1060     When the call site is reached, the argument allocation must have
1061     been the most recent stack allocation that is still live, or the
1062     behavior is undefined. It is possible to allocate additional stack
1063     space after an argument allocation and before its call site, but it
1064     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
1065     <int_stackrestore>`.
1067     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
1068     attribute.
1070 ``sret``
1071     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
1072     structure that is the return value of the function in the source
1073     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
1074     loads and stores to the structure may be assumed by the callee not
1075     to trap and to be properly aligned. This is not a valid attribute
1076     for return values.
1078 .. _attr_align:
1080 ``align <n>``
1081     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
1082     have the specified alignment.  If the pointer value does not have the
1083     specified alignment, behavior is undefined.
1085     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
1086     ``byval`` attribute, which are documented there.
1088 .. _noalias:
1090 ``noalias``
1091     This indicates that objects accessed via pointer values
1092     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
1093     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
1094     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
1095     also has additional semantics described below. The caller shares the
1096     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
1097     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
1098     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
1100     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1101     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1103     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1104     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1105     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1106     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1107     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1108     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1109     storage for any other object accessible to the caller.
1111 ``nocapture``
1112     This indicates that the callee does not make any copies of the
1113     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1114     attribute for return values.  Addresses used in volatile operations
1115     are considered to be captured.
1117 .. _nest:
1119 ``nest``
1120     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1121     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1122     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1124 ``returned``
1125     This indicates that the function always returns the argument as its return
1126     value. This is a hint to the optimizer and code generator used when
1127     generating the caller, allowing value propagation, tail call optimization,
1128     and omission of register saves and restores in some cases; it is not
1129     checked or enforced when generating the callee. The parameter and the
1130     function return type must be valid operands for the
1131     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
1132     return values and can only be applied to one parameter.
1134 ``nonnull``
1135     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1136     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1137     checked or enforced by LLVM; if the parameter or return pointer is null,
1138     the behavior is undefined.
1140 ``dereferenceable(<n>)``
1141     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1142     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1143     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1144     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1145     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1146     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1147     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1148     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1149     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1151 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1152     This indicates that the parameter or return value isn't both
1153     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1154     time. All non-null pointers tagged with
1155     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1156     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1157     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1158     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1159     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1160     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1161     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1162     pointer typed parameters.
1164 ``swiftself``
1165     This indicates that the parameter is the self/context parameter. This is not
1166     a valid attribute for return values and can only be applied to one
1167     parameter.
1169 ``swifterror``
1170     This attribute is motivated to model and optimize Swift error handling. It
1171     can be applied to a parameter with pointer to pointer type or a
1172     pointer-sized alloca. At the call site, the actual argument that corresponds
1173     to a ``swifterror`` parameter has to come from a ``swifterror`` alloca or
1174     the ``swifterror`` parameter of the caller. A ``swifterror`` value (either
1175     the parameter or the alloca) can only be loaded and stored from, or used as
1176     a ``swifterror`` argument. This is not a valid attribute for return values
1177     and can only be applied to one parameter.
1179     These constraints allow the calling convention to optimize access to
1180     ``swifterror`` variables by associating them with a specific register at
1181     call boundaries rather than placing them in memory. Since this does change
1182     the calling convention, a function which uses the ``swifterror`` attribute
1183     on a parameter is not ABI-compatible with one which does not.
1185     These constraints also allow LLVM to assume that a ``swifterror`` argument
1186     does not alias any other memory visible within a function and that a
1187     ``swifterror`` alloca passed as an argument does not escape.
1189 ``immarg``
1190     This indicates the parameter is required to be an immediate
1191     value. This must be a trivial immediate integer or floating-point
1192     constant. Undef or constant expressions are not valid. This is
1193     only valid on intrinsic declarations and cannot be applied to a
1194     call site or arbitrary function.
1196 .. _gc:
1198 Garbage Collector Strategy Names
1199 --------------------------------
1201 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1202 string:
1204 .. code-block:: llvm
1206     define void @f() gc "name" { ... }
1208 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1209 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1210 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1211 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1212 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1213 which can interoperate with a collector provided externally.
1215 .. _prefixdata:
1217 Prefix Data
1218 -----------
1220 Prefix data is data associated with a function which the code
1221 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1222 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1223 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1224 available through the function pointer while still allowing the
1225 function pointer to be called.
1227 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1228 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1229 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1230 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1231 with a single ``i32``,
1233 .. code-block:: llvm
1235     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1237 The prefix data can be referenced as,
1239 .. code-block:: llvm
1241     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1242     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1243     %b = load i32, i32* %a
1245 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1246 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1247 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1248 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1249 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1250 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1251 data.
1253 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1254 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1255 optimizers but will not be emitted in the object file.
1257 .. _prologuedata:
1259 Prologue Data
1260 -------------
1262 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1263 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1264 function hot-patching and instrumentation.
1266 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1267 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1268 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1269 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1270 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1271 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1272 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1273 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1275 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1276 which encodes the ``nop`` instruction:
1278 .. code-block:: text
1280     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1282 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1283 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1284 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1286 .. code-block:: text
1288     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1290     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1292 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1293 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1294 optimizers but will not be emitted in the object file.
1296 .. _personalityfn:
1298 Personality Function
1299 --------------------
1301 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1302 to use for exception handling.
1304 .. _attrgrp:
1306 Attribute Groups
1307 ----------------
1309 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1310 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1311 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1312 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1313 group will capture the important command line flags used to build that file.
1315 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1316 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1317 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1318 different groups are merged.
1320 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1321 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1323 .. code-block:: llvm
1325    ; Target-independent attributes:
1326    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1328    ; Target-dependent attributes:
1329    attributes #1 = { "no-sse" }
1331    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1332    define void @f() #0 #1 { ... }
1334 .. _fnattrs:
1336 Function Attributes
1337 -------------------
1339 Function attributes are set to communicate additional information about
1340 a function. Function attributes are considered to be part of the
1341 function, not of the function type, so functions with different function
1342 attributes can have the same function type.
1344 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1345 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1346 example:
1348 .. code-block:: llvm
1350     define void @f() noinline { ... }
1351     define void @f() alwaysinline { ... }
1352     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1353     define void @f() optsize { ... }
1355 ``alignstack(<n>)``
1356     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1357     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1358     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1359     parentheses.
1360 ``allocsize(<EltSizeParam>[, <NumEltsParam>])``
1361     This attribute indicates that the annotated function will always return at
1362     least a given number of bytes (or null). Its arguments are zero-indexed
1363     parameter numbers; if one argument is provided, then it's assumed that at
1364     least ``CallSite.Args[EltSizeParam]`` bytes will be available at the
1365     returned pointer. If two are provided, then it's assumed that
1366     ``CallSite.Args[EltSizeParam] * CallSite.Args[NumEltsParam]`` bytes are
1367     available. The referenced parameters must be integer types. No assumptions
1368     are made about the contents of the returned block of memory.
1369 ``alwaysinline``
1370     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1371     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1372     inlining size threshold for this caller.
1373 ``builtin``
1374     This indicates that the callee function at a call site should be
1375     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1376     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1377     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1378     attribute.
1379 ``cold``
1380     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1381     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1382     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1383     weight.
1384 ``convergent``
1385     In some parallel execution models, there exist operations that cannot be
1386     made control-dependent on any additional values.  We call such operations
1387     ``convergent``, and mark them with this attribute.
1389     The ``convergent`` attribute may appear on functions or call/invoke
1390     instructions.  When it appears on a function, it indicates that calls to
1391     this function should not be made control-dependent on additional values.
1392     For example, the intrinsic ``llvm.nvvm.barrier0`` is ``convergent``, so
1393     calls to this intrinsic cannot be made control-dependent on additional
1394     values.
1396     When it appears on a call/invoke, the ``convergent`` attribute indicates
1397     that we should treat the call as though we're calling a convergent
1398     function.  This is particularly useful on indirect calls; without this we
1399     may treat such calls as though the target is non-convergent.
1401     The optimizer may remove the ``convergent`` attribute on functions when it
1402     can prove that the function does not execute any convergent operations.
1403     Similarly, the optimizer may remove ``convergent`` on calls/invokes when it
1404     can prove that the call/invoke cannot call a convergent function.
1405 ``inaccessiblememonly``
1406     This attribute indicates that the function may only access memory that
1407     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1408     of ``readnone``. If the function reads or writes other memory, the
1409     behavior is undefined.
1410 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1411     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1412     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1413     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``. If the
1414     function reads or writes other memory, the behavior is undefined.
1415 ``inlinehint``
1416     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1417     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1418     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1419     inliner.
1420 ``jumptable``
1421     This attribute indicates that the function should be added to a
1422     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1423     references to this function should be replaced with a reference to the
1424     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1425     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1426     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1427     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1428 ``minsize``
1429     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1430     passes make choices that keep the code size of this function as small
1431     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1432     performance in order to minimize the size of the generated code.
1433 ``naked``
1434     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1435     function. This can have very system-specific consequences.
1436 ``no-jump-tables``
1437     When this attribute is set to true, the jump tables and lookup tables that
1438     can be generated from a switch case lowering are disabled.
1439 ``nobuiltin``
1440     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1441     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1442     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1443     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1444     and on function declarations and definitions.
1445 ``noduplicate``
1446     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1447     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1448     within its parent function, but may not be duplicated within
1449     its parent function.
1451     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1452     be an inlining candidate, provided that the call is not
1453     duplicated by inlining. That implies that the function has
1454     internal linkage and only has one call site, so the original
1455     call is dead after inlining.
1456 ``nofree``
1457     This function attribute indicates that the function does not, directly or
1458     indirectly, call a memory-deallocation function (free, for example). As a
1459     result, uncaptured pointers that are known to be dereferenceable prior to a
1460     call to a function with the ``nofree`` attribute are still known to be
1461     dereferenceable after the call (the capturing condition is necessary in
1462     environments where the function might communicate the pointer to another thread
1463     which then deallocates the memory).
1464 ``noimplicitfloat``
1465     This attributes disables implicit floating-point instructions.
1466 ``noinline``
1467     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1468     function in any situation. This attribute may not be used together
1469     with the ``alwaysinline`` attribute.
1470 ``nonlazybind``
1471     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1472     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1473     startup time if the function is not called during program startup.
1474 ``noredzone``
1475     This attribute indicates that the code generator should not use a
1476     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1477 ``indirect-tls-seg-refs``
1478     This attribute indicates that the code generator should not use
1479     direct TLS access through segment registers, even if the
1480     target-specific ABI normally permits it.
1481 ``noreturn``
1482     This function attribute indicates that the function never returns
1483     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1484     function ever does dynamically return.
1485 ``norecurse``
1486     This function attribute indicates that the function does not call itself
1487     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1488     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1489 ``willreturn``
1490     This function attribute indicates that a call of this function will
1491     either exhibit undefined behavior or comes back and continues execution
1492     at a point in the existing call stack that includes the current invocation.
1493     Annotated functions may still raise an exception, i.a., ``nounwind`` is not implied.
1494     If an invocation of an annotated function does not return control back
1495     to a point in the call stack, the behavior is undefined.
1496 ``nosync``
1497     This function attribute indicates that the function does not communicate
1498     (synchronize) with another thread through memory or other well-defined means.
1499     Synchronization is considered possible in the presence of `atomic` accesses
1500     that enforce an order, thus not "unordered" and "monotonic", `volatile` accesses,
1501     as well as `convergent` function calls. Note that through `convergent` function calls
1502     non-memory communication, e.g., cross-lane operations, are possible and are also
1503     considered synchronization. However `convergent` does not contradict `nosync`.
1504     If an annotated function does ever synchronize with another thread,
1505     the behavior is undefined.
1506 ``nounwind``
1507     This function attribute indicates that the function never raises an
1508     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1509     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1510     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1511     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1512     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1513 ``"null-pointer-is-valid"``
1514    If ``"null-pointer-is-valid"`` is set to ``"true"``, then ``null`` address
1515    in address-space 0 is considered to be a valid address for memory loads and
1516    stores. Any analysis or optimization should not treat dereferencing a
1517    pointer to ``null`` as undefined behavior in this function.
1518    Note: Comparing address of a global variable to ``null`` may still
1519    evaluate to false because of a limitation in querying this attribute inside
1520    constant expressions.
1521 ``optforfuzzing``
1522     This attribute indicates that this function should be optimized
1523     for maximum fuzzing signal.
1524 ``optnone``
1525     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1526     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1527     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1528     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1529     attribute; this attribute is also incompatible
1530     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1532     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1533     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1534     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1535     candidates for inlining into the body of this function.
1536 ``optsize``
1537     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1538     passes make choices that keep the code size of this function low,
1539     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1540     long as they do not significantly impact runtime performance.
1541 ``"patchable-function"``
1542     This attribute tells the code generator that the code
1543     generated for this function needs to follow certain conventions that
1544     make it possible for a runtime function to patch over it later.
1545     The exact effect of this attribute depends on its string value,
1546     for which there currently is one legal possibility:
1548      * ``"prologue-short-redirect"`` - This style of patchable
1549        function is intended to support patching a function prologue to
1550        redirect control away from the function in a thread safe
1551        manner.  It guarantees that the first instruction of the
1552        function will be large enough to accommodate a short jump
1553        instruction, and will be sufficiently aligned to allow being
1554        fully changed via an atomic compare-and-swap instruction.
1555        While the first requirement can be satisfied by inserting large
1556        enough NOP, LLVM can and will try to re-purpose an existing
1557        instruction (i.e. one that would have to be emitted anyway) as
1558        the patchable instruction larger than a short jump.
1560        ``"prologue-short-redirect"`` is currently only supported on
1561        x86-64.
1563     This attribute by itself does not imply restrictions on
1564     inter-procedural optimizations.  All of the semantic effects the
1565     patching may have to be separately conveyed via the linkage type.
1566 ``"probe-stack"``
1567     This attribute indicates that the function will trigger a guard region
1568     in the end of the stack. It ensures that accesses to the stack must be
1569     no further apart than the size of the guard region to a previous
1570     access of the stack. It takes one required string value, the name of
1571     the stack probing function that will be called.
1573     If a function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into
1574     a function with another ``"probe-stack"`` attribute, the resulting
1575     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the caller. If a
1576     function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into a
1577     function that has no ``"probe-stack"`` attribute at all, the resulting
1578     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the callee.
1579 ``readnone``
1580     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1581     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1582     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1583     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1584     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1585     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1586     to callers. This means while it cannot unwind exceptions by calling
1587     the ``C++`` exception throwing methods (since they write to memory), there may
1588     be non-``C++`` mechanisms that throw exceptions without writing to LLVM
1589     visible memory.
1591     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1592     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1593     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1595     If a readnone function reads or writes memory visible to the program, or
1596     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads from
1597     or writes to a readnone pointer argument, the behavior is undefined.
1598 ``readonly``
1599     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1600     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1601     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1602     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1603     state that may be set in the caller. A readonly function always
1604     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1605     called with the same set of arguments and global state.  This means while it
1606     cannot unwind exceptions by calling the ``C++`` exception throwing methods
1607     (since they write to memory), there may be non-``C++`` mechanisms that throw
1608     exceptions without writing to LLVM visible memory.
1610     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1611     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1612     the pointer points to.
1614     If a readonly function writes memory visible to the program, or
1615     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function writes to
1616     a readonly pointer argument, the behavior is undefined.
1617 ``"stack-probe-size"``
1618     This attribute controls the behavior of stack probes: either
1619     the ``"probe-stack"`` attribute, or ABI-required stack probes, if any.
1620     It defines the size of the guard region. It ensures that if the function
1621     may use more stack space than the size of the guard region, stack probing
1622     sequence will be emitted. It takes one required integer value, which
1623     is 4096 by default.
1625     If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is inlined into
1626     a function with another ``"stack-probe-size"`` attribute, the resulting
1627     function has the ``"stack-probe-size"`` attribute that has the lower
1628     numeric value. If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is
1629     inlined into a function that has no ``"stack-probe-size"`` attribute
1630     at all, the resulting function has the ``"stack-probe-size"`` attribute
1631     of the callee.
1632 ``"no-stack-arg-probe"``
1633     This attribute disables ABI-required stack probes, if any.
1634 ``writeonly``
1635     On a function, this attribute indicates that the function may write to but
1636     does not read from memory.
1638     On an argument, this attribute indicates that the function may write to but
1639     does not read through this pointer argument (even though it may read from
1640     the memory that the pointer points to).
1642     If a writeonly function reads memory visible to the program, or
1643     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads
1644     from a writeonly pointer argument, the behavior is undefined.
1645 ``argmemonly``
1646     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1647     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1648     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1649     function can refer to memory only using pointers based on its function
1650     arguments.
1652     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1653     in order to specify that function reads only from its arguments.
1655     If an argmemonly function reads or writes memory other than the pointer
1656     arguments, or has other side-effects, the behavior is undefined.
1657 ``returns_twice``
1658     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1659     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1660     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1661     functions.
1662 ``safestack``
1663     This attribute indicates that
1664     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1665     protection is enabled for this function.
1667     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1668     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1669     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1670     function will have a ``safestack`` attribute.
1671 ``sanitize_address``
1672     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1673     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1674 ``sanitize_memory``
1675     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1676     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1677 ``sanitize_thread``
1678     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1679     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1680 ``sanitize_hwaddress``
1681     This attribute indicates that HWAddressSanitizer checks
1682     (dynamic address safety analysis based on tagged pointers) are enabled for
1683     this function.
1684 ``sanitize_memtag``
1685     This attribute indicates that MemTagSanitizer checks
1686     (dynamic address safety analysis based on Armv8 MTE) are enabled for
1687     this function.
1688 ``speculative_load_hardening``
1689     This attribute indicates that
1690     `Speculative Load Hardening <https://llvm.org/docs/SpeculativeLoadHardening.html>`_
1691     should be enabled for the function body.
1693     Speculative Load Hardening is a best-effort mitigation against
1694     information leak attacks that make use of control flow
1695     miss-speculation - specifically miss-speculation of whether a branch
1696     is taken or not. Typically vulnerabilities enabling such attacks are
1697     classified as "Spectre variant #1". Notably, this does not attempt to
1698     mitigate against miss-speculation of branch target, classified as
1699     "Spectre variant #2" vulnerabilities.
1701     When inlining, the attribute is sticky. Inlining a function that carries
1702     this attribute will cause the caller to gain the attribute. This is intended
1703     to provide a maximally conservative model where the code in a function
1704     annotated with this attribute will always (even after inlining) end up
1705     hardened.
1706 ``speculatable``
1707     This function attribute indicates that the function does not have any
1708     effects besides calculating its result and does not have undefined behavior.
1709     Note that ``speculatable`` is not enough to conclude that along any
1710     particular execution path the number of calls to this function will not be
1711     externally observable. This attribute is only valid on functions
1712     and declarations, not on individual call sites. If a function is
1713     incorrectly marked as speculatable and really does exhibit
1714     undefined behavior, the undefined behavior may be observed even
1715     if the call site is dead code.
1717 ``ssp``
1718     This attribute indicates that the function should emit a stack
1719     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1720     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1721     return from the function to see if it has been overwritten. A
1722     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1723     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1725     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1726     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1727     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1728       ``ssp-buffer-size``.
1730     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1731     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1733     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1734     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1735     function will have an ``ssp`` attribute.
1736 ``sspreq``
1737     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1738     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1739     attribute.
1741     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1742     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1743     The specific layout rules are:
1745     #. Large arrays and structures containing large arrays
1746        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1747     #. Small arrays and structures containing small arrays
1748        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1749     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1750        protector.
1752     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1753     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1754     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1755     an ``sspreq`` attribute.
1756 ``sspstrong``
1757     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1758     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1759     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1760     will enable protectors for functions with:
1762     - Arrays of any size and type
1763     - Aggregates containing an array of any size and type.
1764     - Calls to alloca().
1765     - Local variables that have had their address taken.
1767     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1768     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1769     The specific layout rules are:
1771     #. Large arrays and structures containing large arrays
1772        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1773     #. Small arrays and structures containing small arrays
1774        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1775     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1776        protector.
1778     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1780     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1781     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1782     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1783 ``strictfp``
1784     This attribute indicates that the function was called from a scope that
1785     requires strict floating-point semantics.  LLVM will not attempt any
1786     optimizations that require assumptions about the floating-point rounding
1787     mode or that might alter the state of floating-point status flags that
1788     might otherwise be set or cleared by calling this function.
1789 ``"thunk"``
1790     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1791     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1792     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1793     match the thunk target prototype.
1794 ``uwtable``
1795     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1796     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1797     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1798     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1799     units.
1800 ``nocf_check``
1801     This attribute indicates that no control-flow check will be performed on
1802     the attributed entity. It disables -fcf-protection=<> for a specific
1803     entity to fine grain the HW control flow protection mechanism. The flag
1804     is target independent and currently appertains to a function or function
1805     pointer.
1806 ``shadowcallstack``
1807     This attribute indicates that the ShadowCallStack checks are enabled for
1808     the function. The instrumentation checks that the return address for the
1809     function has not changed between the function prolog and eiplog. It is
1810     currently x86_64-specific.
1812 .. _glattrs:
1814 Global Attributes
1815 -----------------
1817 Attributes may be set to communicate additional information about a global variable.
1818 Unlike :ref:`function attributes <fnattrs>`, attributes on a global variable
1819 are grouped into a single :ref:`attribute group <attrgrp>`.
1821 .. _opbundles:
1823 Operand Bundles
1824 ---------------
1826 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1827 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1828 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1829 incorrect and will change program semantics.
1831 Syntax::
1833     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1834     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1835     bundle operand ::= SSA value
1836     tag ::= string constant
1838 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1839 given function may be called from multiple places with different kinds
1840 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1841 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1842 callee being dispatched to.
1844 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1845 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1846 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1847 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1848 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1849 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1850 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1851 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1852 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1854 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1855   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1856 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1857   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1858   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1859   callsite specific attributes.
1860 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1861   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1862   usual as long as they take into account the first two properties.
1864 More specific types of operand bundles are described below.
1866 .. _deopt_opbundles:
1868 Deoptimization Operand Bundles
1869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1871 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1872 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1873 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1874 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1875 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1876 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1877 out of scope for the language reference, but it usually involves
1878 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1880 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1881 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1882 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1883 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1884 operand bundles do not capture their operands except during
1885 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1886 compiled frame.
1888 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1889 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1890 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1891 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1892 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1893 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1894 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1895 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1897 .. code-block:: llvm
1899     define void @f() {
1900       call void @x()  ;; no deopt state
1901       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1902       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1903       ret void
1904     }
1906     define void @g() {
1907       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1908       ret void
1909     }
1911 will result in
1913 .. code-block:: llvm
1915     define void @g() {
1916       call void @x()  ;; still no deopt state
1917       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1918       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1919       ret void
1920     }
1922 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1923 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1924 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1925 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1926 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1928 .. _ob_funclet:
1930 Funclet Operand Bundles
1931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1933 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1934 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1935 is within a particular funclet.  There can be at most one
1936 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1937 exactly one bundle operand.
1939 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1940 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1941 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1943 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1944   intrinsic, or
1945 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1946   not-yet-exited funclet EH pad.
1948 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1949 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1951 GC Transition Operand Bundles
1952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1954 GC transition operand bundles are characterized by the
1955 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
1956 call as a transition between a function with one GC strategy to a
1957 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
1958 between GC strategies requires additional code generation at the call
1959 site, these bundles may contain any values that are needed by the
1960 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
1961 <gc_transition_args>`.
1963 .. _moduleasm:
1965 Module-Level Inline Assembly
1966 ----------------------------
1968 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1969 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1970 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1971 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1973 .. code-block:: llvm
1975     module asm "inline asm code goes here"
1976     module asm "more can go here"
1978 The strings can contain any character by escaping non-printable
1979 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1980 two digit hex code for the number.
1982 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1983 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1985 .. _langref_datalayout:
1987 Data Layout
1988 -----------
1990 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1991 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1992 simply:
1994 .. code-block:: llvm
1996     target datalayout = "layout specification"
1998 The *layout specification* consists of a list of specifications
1999 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
2000 with a letter and may include other information after the letter to
2001 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
2002 as follows:
2004 ``E``
2005     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
2006     the bits with the most significance have the lowest address
2007     location.
2008 ``e``
2009     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
2010     is, the bits with the least significance have the lowest address
2011     location.
2012 ``S<size>``
2013     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
2014     promotion of stack variables is limited to the natural stack
2015     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
2016     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
2017     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
2018     alignment promotions.
2019 ``P<address space>``
2020     Specifies the address space that corresponds to program memory.
2021     Harvard architectures can use this to specify what space LLVM
2022     should place things such as functions into. If omitted, the
2023     program memory space defaults to the default address space of 0,
2024     which corresponds to a Von Neumann architecture that has code
2025     and data in the same space.
2026 ``A<address space>``
2027     Specifies the address space of objects created by '``alloca``'.
2028     Defaults to the default address space of 0.
2029 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>:<idx>``
2030     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
2031     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. The fourth parameter
2032     ``<idx>`` is a size of index that used for address calculation. If not
2033     specified, the default index size is equal to the pointer size. All sizes
2034     are in bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
2035     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
2036     in the range [1,2^23).
2037 ``i<size>:<abi>:<pref>``
2038     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
2039     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
2040 ``v<size>:<abi>:<pref>``
2041     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
2042     ``<size>``.
2043 ``f<size>:<abi>:<pref>``
2044     This specifies the alignment for a floating-point type of a given bit
2045     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
2046     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
2047     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
2048     targets.
2049 ``a:<abi>:<pref>``
2050     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
2051 ``F<type><abi>``
2052     This specifies the alignment for function pointers.
2053     The options for ``<type>`` are:
2055     * ``i``: The alignment of function pointers is independent of the alignment
2056       of functions, and is a multiple of ``<abi>``.
2057     * ``n``: The alignment of function pointers is a multiple of the explicit
2058       alignment specified on the function, and is a multiple of ``<abi>``.
2059 ``m:<mangling>``
2060     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. Symbols
2061     prefixed with the mangling escape character ``\01`` are passed through
2062     directly to the assembler without the escape character. The mangling style
2063     options are
2065     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
2066     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
2067     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
2068       symbols get a ``_`` prefix.
2069     * ``x``: Windows x86 COFF mangling: Private symbols get the usual prefix.
2070       Regular C symbols get a ``_`` prefix. Functions with ``__stdcall``,
2071       ``__fastcall``, and ``__vectorcall`` have custom mangling that appends
2072       ``@N`` where N is the number of bytes used to pass parameters. C++ symbols
2073       starting with ``?`` are not mangled in any way.
2074     * ``w``: Windows COFF mangling: Similar to ``x``, except that normal C
2075       symbols do not receive a ``_`` prefix.
2076 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
2077     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
2078     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
2079     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
2080     this set are considered to support most general arithmetic operations
2081     efficiently.
2082 ``ni:<address space0>:<address space1>:<address space2>...``
2083     This specifies pointer types with the specified address spaces
2084     as :ref:`Non-Integral Pointer Type <nointptrtype>` s.  The ``0``
2085     address space cannot be specified as non-integral.
2087 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
2088 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
2089 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
2091 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
2092 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
2093 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
2094 specifications are given in this list:
2096 -  ``E`` - big endian
2097 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
2098 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
2099    same as the default address space.
2100 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
2101 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
2102 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
2103 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
2104 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
2105 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
2106    alignment of 64-bits
2107 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
2108 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
2109 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
2110 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
2111 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
2112 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
2113 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
2115 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
2116 following rules:
2118 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
2119    that specification is used.
2120 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
2121    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
2122    sought type is used. If none of the specifications are larger than
2123    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
2124    given the default specifications above, the i7 type will use the
2125    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
2126    alignment of i64 (largest specified).
2127 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
2128    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
2129    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
2130    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
2132 The function of the data layout string may not be what you expect.
2133 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
2134 the code generator should use.
2136 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
2137 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
2138 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
2139 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
2140 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
2141 don't specify the string, the default specifications will be used to
2142 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
2143 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
2144 these default specifications.
2146 .. _langref_triple:
2148 Target Triple
2149 -------------
2151 A module may specify a target triple string that describes the target
2152 host. The syntax for the target triple is simply:
2154 .. code-block:: llvm
2156     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
2158 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
2159 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
2163     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
2164     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
2166 This information is passed along to the backend so that it generates
2167 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
2168 command line with the ``-mtriple`` command line option.
2170 .. _pointeraliasing:
2172 Pointer Aliasing Rules
2173 ----------------------
2175 Any memory access must be done through a pointer value associated with
2176 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
2177 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
2178 to the following rules:
2180 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
2181    value it is *based* on.
2182 -  An address of a global variable is associated with the address range
2183    of the variable's storage.
2184 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
2185    address range of the allocated storage.
2186 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
2187    address.
2188 -  An :ref:`undef value <undefvalues>` in *any* address-space is
2189    associated with no address.
2190 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
2191    a function not defined within LLVM may be associated with address
2192    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
2193    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
2194    allocated by mechanisms provided by LLVM.
2196 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
2197 following rules:
2199 -  A pointer value formed from a scalar ``getelementptr`` operation is *based* on
2200    the pointer-typed operand of the ``getelementptr``.
2201 -  The pointer in lane *l* of the result of a vector ``getelementptr`` operation
2202    is *based* on the pointer in lane *l* of the vector-of-pointers-typed operand
2203    of the ``getelementptr``.
2204 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
2205    ``bitcast``.
2206 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
2207    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
2208    the pointer's value.
2209 -  The "*based* on" relationship is transitive.
2211 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
2212 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
2214 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
2215 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
2216 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
2217 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
2218 alignment of the store.
2220 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
2221 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
2222 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
2223 which specialized optimization passes may use to implement type-based
2224 alias analysis.
2226 .. _volatile:
2228 Volatile Memory Accesses
2229 ------------------------
2231 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
2232 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
2233 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
2234 volatile operations or change their order of execution relative to other
2235 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
2236 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
2237 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
2239 A volatile load or store may have additional target-specific semantics.
2240 Any volatile operation can have side effects, and any volatile operation
2241 can read and/or modify state which is not accessible via a regular load
2242 or store in this module. Volatile operations may use addresses which do
2243 not point to memory (like MMIO registers). This means the compiler may
2244 not use a volatile operation to prove a non-volatile access to that
2245 address has defined behavior.
2247 The allowed side-effects for volatile accesses are limited.  If a
2248 non-volatile store to a given address would be legal, a volatile
2249 operation may modify the memory at that address. A volatile operation
2250 may not modify any other memory accessible by the module being compiled.
2251 A volatile operation may not call any code in the current module.
2253 The compiler may assume execution will continue after a volatile operation,
2254 so operations which modify memory or may have undefined behavior can be
2255 hoisted past a volatile operation.
2257 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
2258 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
2259 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
2260 target-legal volatile load/store instructions.
2262 .. admonition:: Rationale
2264  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
2265  data width to be executed as single instruction. For example, in C
2266  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
2267  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
2268  frontend upholds these expectations, which are intentionally
2269  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
2270  do not violate the frontend's contract with the language.
2272 .. _memmodel:
2274 Memory Model for Concurrent Operations
2275 --------------------------------------
2277 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
2278 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
2279 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
2280 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
2282 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
2284 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
2285 that
2287 -  Is a superset of single-thread program order, and
2288 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
2289    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
2290    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
2291    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
2292    Constraints <ordering>`).
2294 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
2295 between a thread and signals executing inside that thread.
2297 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
2298 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
2299 (defined) write operations (store instructions, atomic
2300 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
2301 section, initialized globals are considered to have a write of the
2302 initializer which is atomic and happens before any other read or write
2303 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
2304 may see any write to the same byte, except:
2306 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
2307    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
2308    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
2309 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
2310    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
2312 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
2314 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
2315    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
2316    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
2317    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
2318    synchronization.)
2319 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
2320    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
2321 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
2322    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
2323 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
2324    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
2325    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
2326    constraints on how the choice is made.
2327 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
2329 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
2330 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
2331 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
2332 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
2333 than one instruction to read the series of bytes.
2335 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
2336 model places only one restriction on IR transformations on top of what
2337 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
2338 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
2339 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
2340 from an address, introducing a store can change a load that may see
2341 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
2343 .. _ordering:
2345 Atomic Memory Ordering Constraints
2346 ----------------------------------
2348 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
2349 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
2350 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
2351 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
2352 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
2353 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
2354 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
2355 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
2356 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
2357 differently since they don't take an address. See that instruction's
2358 documentation for details.
2360 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
2361 :doc:`Atomics`.
2363 ``unordered``
2364     The set of values that can be read is governed by the happens-before
2365     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
2366     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
2367     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
2368     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
2369     to make them atomic in any interesting way.
2370 ``monotonic``
2371     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
2372     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
2373     address. All modification orders must be compatible with the
2374     happens-before order. There is no guarantee that the modification
2375     orders can be combined to a global total order for the whole program
2376     (and this often will not be possible). The read in an atomic
2377     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
2378     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
2379     order immediately before the value it writes. If one atomic read
2380     happens before another atomic read of the same address, the later
2381     read must see the same value or a later value in the address's
2382     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2383     stronger) operations on the same address. If an address is written
2384     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2385     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2386     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2387     ``memory_order_relaxed``.
2388 ``acquire``
2389     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2390     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2391     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2392 ``release``
2393     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2394     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2395     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2396     complete description; see the C++0x definition of a release
2397     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2398     ``memory_order_release``.
2399 ``acq_rel`` (acquire+release)
2400     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2401     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2402 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2403     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2404     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2405     writes), there is a global total order on all
2406     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2407     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2408     modification orders of all the affected addresses. Each
2409     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2410     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2411     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2413 .. _syncscope:
2415 If an atomic operation is marked ``syncscope("singlethread")``, it only
2416 *synchronizes with* and only participates in the seq\_cst total orderings of
2417 other operations running in the same thread (for example, in signal handlers).
2419 If an atomic operation is marked ``syncscope("<target-scope>")``, where
2420 ``<target-scope>`` is a target specific synchronization scope, then it is target
2421 dependent if it *synchronizes with* and participates in the seq\_cst total
2422 orderings of other operations.
2424 Otherwise, an atomic operation that is not marked ``syncscope("singlethread")``
2425 or ``syncscope("<target-scope>")`` *synchronizes with* and participates in the
2426 seq\_cst total orderings of other operations that are not marked
2427 ``syncscope("singlethread")`` or ``syncscope("<target-scope>")``.
2429 .. _floatenv:
2431 Floating-Point Environment
2432 --------------------------
2434 The default LLVM floating-point environment assumes that floating-point
2435 instructions do not have side effects. Results assume the round-to-nearest
2436 rounding mode. No floating-point exception state is maintained in this
2437 environment. Therefore, there is no attempt to create or preserve invalid
2438 operation (SNaN) or division-by-zero exceptions.
2440 The benefit of this exception-free assumption is that floating-point
2441 operations may be speculated freely without any other fast-math relaxations
2442 to the floating-point model.
2444 Code that requires different behavior than this should use the
2445 :ref:`Constrained Floating-Point Intrinsics <constrainedfp>`.
2447 .. _fastmath:
2449 Fast-Math Flags
2450 ---------------
2452 LLVM IR floating-point operations (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2453 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2454 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) and :ref:`call <i_call>`
2455 may use the following flags to enable otherwise unsafe
2456 floating-point transformations.
2458 ``nnan``
2459    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2460    NaN. If an argument is a nan, or the result would be a nan, it produces
2461    a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2463 ``ninf``
2464    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2465    +/-Inf. If an argument is +/-Inf, or the result would be +/-Inf, it
2466    produces a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2468 ``nsz``
2469    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2470    argument or result as insignificant.
2472 ``arcp``
2473    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2474    argument rather than perform division.
2476 ``contract``
2477    Allow floating-point contraction (e.g. fusing a multiply followed by an
2478    addition into a fused multiply-and-add).
2480 ``afn``
2481    Approximate functions - Allow substitution of approximate calculations for
2482    functions (sin, log, sqrt, etc). See floating-point intrinsic definitions
2483    for places where this can apply to LLVM's intrinsic math functions.
2485 ``reassoc``
2486    Allow reassociation transformations for floating-point instructions.
2487    This may dramatically change results in floating-point.
2489 ``fast``
2490    This flag implies all of the others.
2492 .. _uselistorder:
2494 Use-list Order Directives
2495 -------------------------
2497 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2498 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2499 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2500 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2502 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2503 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2504 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2506 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2507 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2508 function's scope.
2510 :Syntax:
2514     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2515     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2517 :Examples:
2521     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2522     entry:
2523       ; ... instructions ...
2524     bb:
2525       ; ... instructions ...
2527       ; At function scope.
2528       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2529       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2530     }
2532     ; At global scope.
2533     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2534     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2535     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2536     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2538 .. _source_filename:
2540 Source Filename
2541 ---------------
2543 The *source filename* string is set to the original module identifier,
2544 which will be the name of the compiled source file when compiling from
2545 source through the clang front end, for example. It is then preserved through
2546 the IR and bitcode.
2548 This is currently necessary to generate a consistent unique global
2549 identifier for local functions used in profile data, which prepends the
2550 source file name to the local function name.
2552 The syntax for the source file name is simply:
2554 .. code-block:: text
2556     source_filename = "/path/to/source.c"
2558 .. _typesystem:
2560 Type System
2561 ===========
2563 The LLVM type system is one of the most important features of the
2564 intermediate representation. Being typed enables a number of
2565 optimizations to be performed on the intermediate representation
2566 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2567 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2568 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2569 not feasible to perform on normal three address code representations.
2571 .. _t_void:
2573 Void Type
2574 ---------
2576 :Overview:
2579 The void type does not represent any value and has no size.
2581 :Syntax:
2586       void
2589 .. _t_function:
2591 Function Type
2592 -------------
2594 :Overview:
2597 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2598 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2599 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2600 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2602 :Syntax:
2606       <returntype> (<parameter list>)
2608 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2609 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2610 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2611 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2612 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2613 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2615 :Examples:
2617 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2618 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2619 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2620 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2621 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2622 | ``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. |
2623 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2624 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2625 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2627 .. _t_firstclass:
2629 First Class Types
2630 -----------------
2632 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2633 Values of these types are the only ones which can be produced by
2634 instructions.
2636 .. _t_single_value:
2638 Single Value Types
2639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2641 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2643 .. _t_integer:
2645 Integer Type
2646 """"""""""""
2648 :Overview:
2650 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2651 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2652 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2654 :Syntax:
2658       iN
2660 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2661 value.
2663 Examples:
2664 *********
2666 +----------------+------------------------------------------------+
2667 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2668 +----------------+------------------------------------------------+
2669 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2670 +----------------+------------------------------------------------+
2671 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2672 +----------------+------------------------------------------------+
2674 .. _t_floating:
2676 Floating-Point Types
2677 """"""""""""""""""""
2679 .. list-table::
2680    :header-rows: 1
2682    * - Type
2683      - Description
2685    * - ``half``
2686      - 16-bit floating-point value
2688    * - ``float``
2689      - 32-bit floating-point value
2691    * - ``double``
2692      - 64-bit floating-point value
2694    * - ``fp128``
2695      - 128-bit floating-point value (112-bit mantissa)
2697    * - ``x86_fp80``
2698      -  80-bit floating-point value (X87)
2700    * - ``ppc_fp128``
2701      - 128-bit floating-point value (two 64-bits)
2703 The binary format of half, float, double, and fp128 correspond to the
2704 IEEE-754-2008 specifications for binary16, binary32, binary64, and binary128
2705 respectively.
2707 X86_mmx Type
2708 """"""""""""
2710 :Overview:
2712 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2713 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2714 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2715 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2716 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2717 of this type.
2719 :Syntax:
2723       x86_mmx
2726 .. _t_pointer:
2728 Pointer Type
2729 """"""""""""
2731 :Overview:
2733 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2734 commonly used to reference objects in memory.
2736 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2737 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2738 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2739 are target-specific.
2741 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2742 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2744 :Syntax:
2748       <type> *
2750 :Examples:
2752 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2753 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2754 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2755 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2756 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2757 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2758 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2760 .. _t_vector:
2762 Vector Type
2763 """""""""""
2765 :Overview:
2767 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2768 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2769 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2770 requires a size (number of elements), an underlying primitive data type,
2771 and a scalable property to represent vectors where the exact hardware
2772 vector length is unknown at compile time. Vector types are considered
2773 :ref:`first class <t_firstclass>`.
2775 :Syntax:
2779       < <# elements> x <elementtype> >          ; Fixed-length vector
2780       < vscale x <# elements> x <elementtype> > ; Scalable vector
2782 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2783 elementtype may be any integer, floating-point or pointer type. Vectors
2784 of size zero are not allowed. For scalable vectors, the total number of
2785 elements is a constant multiple (called vscale) of the specified number
2786 of elements; vscale is a positive integer that is unknown at compile time
2787 and the same hardware-dependent constant for all scalable vectors at run
2788 time. The size of a specific scalable vector type is thus constant within
2789 IR, even if the exact size in bytes cannot be determined until run time.
2791 :Examples:
2793 +------------------------+----------------------------------------------------+
2794 | ``<4 x i32>``          | Vector of 4 32-bit integer values.                 |
2795 +------------------------+----------------------------------------------------+
2796 | ``<8 x float>``        | Vector of 8 32-bit floating-point values.          |
2797 +------------------------+----------------------------------------------------+
2798 | ``<2 x i64>``          | Vector of 2 64-bit integer values.                 |
2799 +------------------------+----------------------------------------------------+
2800 | ``<4 x i64*>``         | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.     |
2801 +------------------------+----------------------------------------------------+
2802 | ``<vscale x 4 x i32>`` | Vector with a multiple of 4 32-bit integer values. |
2803 +------------------------+----------------------------------------------------+
2805 .. _t_label:
2807 Label Type
2808 ^^^^^^^^^^
2810 :Overview:
2812 The label type represents code labels.
2814 :Syntax:
2818       label
2820 .. _t_token:
2822 Token Type
2823 ^^^^^^^^^^
2825 :Overview:
2827 The token type is used when a value is associated with an instruction
2828 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2829 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2830 :ref:`select <i_select>` of type token.
2832 :Syntax:
2836       token
2840 .. _t_metadata:
2842 Metadata Type
2843 ^^^^^^^^^^^^^
2845 :Overview:
2847 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2848 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2850 :Syntax:
2854       metadata
2856 .. _t_aggregate:
2858 Aggregate Types
2859 ^^^^^^^^^^^^^^^
2861 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2862 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2863 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2864 aggregate types.
2866 .. _t_array:
2868 Array Type
2869 """"""""""
2871 :Overview:
2873 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2874 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2875 elements) and an underlying data type.
2877 :Syntax:
2881       [<# elements> x <elementtype>]
2883 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2884 be any type with a size.
2886 :Examples:
2888 +------------------+--------------------------------------+
2889 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2890 +------------------+--------------------------------------+
2891 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2892 +------------------+--------------------------------------+
2893 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2894 +------------------+--------------------------------------+
2896 Here are some examples of multidimensional arrays:
2898 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2899 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2900 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2901 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating-point values.   |
2902 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2903 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2904 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2906 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2907 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2908 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2909 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2910 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2911 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2912 example.
2914 .. _t_struct:
2916 Structure Type
2917 """"""""""""""
2919 :Overview:
2921 The structure type is used to represent a collection of data members
2922 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2923 a size.
2925 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2926 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2927 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2928 '``insertvalue``' instructions.
2930 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2931 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2932 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2933 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2934 required to match what the underlying code generator expects.
2936 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2937 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2938 identified types are always defined at the top level with a name.
2939 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2940 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2941 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2943 :Syntax:
2947       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2948       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2950 :Examples:
2952 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2953 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2954 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2955 | ``{ 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``.  |
2956 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2957 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2958 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2960 .. _t_opaque:
2962 Opaque Structure Types
2963 """"""""""""""""""""""
2965 :Overview:
2967 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2968 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2969 notion of a forward declared structure.
2971 :Syntax:
2975       %X = type opaque
2976       %52 = type opaque
2978 :Examples:
2980 +--------------+-------------------+
2981 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2982 +--------------+-------------------+
2984 .. _constants:
2986 Constants
2987 =========
2989 LLVM has several different basic types of constants. This section
2990 describes them all and their syntax.
2992 Simple Constants
2993 ----------------
2995 **Boolean constants**
2996     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2997     of the ``i1`` type.
2998 **Integer constants**
2999     Standard integers (such as '4') are constants of the
3000     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
3001     integer types.
3002 **Floating-point constants**
3003     Floating-point constants use standard decimal notation (e.g.
3004     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
3005     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
3006     decimal value of a floating-point constant. For example, the
3007     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
3008     decimal in binary. Floating-point constants must have a
3009     :ref:`floating-point <t_floating>` type.
3010 **Null pointer constants**
3011     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
3012     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
3013 **Token constants**
3014     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
3015     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
3017 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
3018 floating-point constants. For example, the form
3019 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
3020 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating-point
3021 constants are required (and the only time that they are generated by the
3022 disassembler) is when a floating-point constant must be emitted but it
3023 cannot be represented as a decimal floating-point number in a reasonable
3024 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
3025 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
3026 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
3028 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
3029 double are represented using the 16-digit form shown above (which
3030 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
3031 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
3032 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
3033 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
3034 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
3035 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
3036 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
3037 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
3038 will only work if they match the long double format on your target.
3039 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
3040 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
3041 (sign bit at the left).
3043 There are no constants of type x86_mmx.
3045 .. _complexconstants:
3047 Complex Constants
3048 -----------------
3050 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
3051 constants and smaller complex constants.
3053 **Structure constants**
3054     Structure constants are represented with notation similar to
3055     structure type definitions (a comma separated list of elements,
3056     surrounded by braces (``{}``)). For example:
3057     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
3058     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
3059     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
3060     must match those specified by the type.
3061 **Array constants**
3062     Array constants are represented with notation similar to array type
3063     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
3064     square brackets (``[]``)). For example:
3065     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
3066     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
3067     match those specified by the type. As a special case, character array
3068     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
3069     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
3070 **Vector constants**
3071     Vector constants are represented with notation similar to vector
3072     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
3073     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
3074     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
3075     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
3076     elements must match those specified by the type.
3077 **Zero initialization**
3078     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
3079     value to zero of *any* type, including scalar and
3080     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
3081     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
3082     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
3083 **Metadata node**
3084     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
3085     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
3086     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
3087     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
3088     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
3089     information such as debug info.
3091 Global Variable and Function Addresses
3092 --------------------------------------
3094 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
3095 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
3096 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
3097 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
3098 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
3099 file:
3101 .. code-block:: llvm
3103     @X = global i32 17
3104     @Y = global i32 42
3105     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
3107 .. _undefvalues:
3109 Undefined Values
3110 ----------------
3112 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
3113 indicates that the user of the value may receive an unspecified
3114 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
3115 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
3117 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
3118 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
3119 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
3120 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
3122 .. code-block:: llvm
3124       %A = add %X, undef
3125       %B = sub %X, undef
3126       %C = xor %X, undef
3127     Safe:
3128       %A = undef
3129       %B = undef
3130       %C = undef
3132 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
3133 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
3135 .. code-block:: llvm
3137       %A = or %X, undef
3138       %B = and %X, undef
3139     Safe:
3140       %A = -1
3141       %B = 0
3142     Safe:
3143       %A = %X  ;; By choosing undef as 0
3144       %B = %X  ;; By choosing undef as -1
3145     Unsafe:
3146       %A = undef
3147       %B = undef
3149 These logical operations have bits that are not always affected by the
3150 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
3151 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
3152 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
3153 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
3154 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
3155 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
3156 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
3157 allowing the '``or``' to be folded to -1.
3159 .. code-block:: llvm
3161       %A = select undef, %X, %Y
3162       %B = select undef, 42, %Y
3163       %C = select %X, %Y, undef
3164     Safe:
3165       %A = %X     (or %Y)
3166       %B = 42     (or %Y)
3167       %C = %Y
3168     Unsafe:
3169       %A = undef
3170       %B = undef
3171       %C = undef
3173 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
3174 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
3175 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
3176 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
3177 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
3178 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
3179 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
3181 .. code-block:: text
3183       %A = xor undef, undef
3185       %B = undef
3186       %C = xor %B, %B
3188       %D = undef
3189       %E = icmp slt %D, 4
3190       %F = icmp gte %D, 4
3192     Safe:
3193       %A = undef
3194       %B = undef
3195       %C = undef
3196       %D = undef
3197       %E = undef
3198       %F = undef
3200 This example points out that two '``undef``' operands are not
3201 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
3202 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
3203 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
3204 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
3205 its value over its "live range". This is true because the variable
3206 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
3207 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
3208 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
3209 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
3210 uses with" concept would not hold.
3212 .. code-block:: llvm
3214       %A = sdiv undef, %X
3215       %B = sdiv %X, undef
3216     Safe:
3217       %A = 0
3218     b: unreachable
3220 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
3221 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
3222 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
3223 operation can be constant folded to '``0``', because the '``undef``'
3224 could be zero, and zero divided by any value is zero.
3225 However, in the second example, we can make a more aggressive
3226 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
3227 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
3228 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
3229 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
3230 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
3231 optimizer can assume that it occurs in dead code.
3233 .. code-block:: text
3235     a:  store undef -> %X
3236     b:  store %X -> undef
3237     Safe:
3238     a: <deleted>
3239     b: unreachable
3241 A store *of* an undefined value can be assumed to not have any effect;
3242 we can assume that the value is overwritten with bits that happen to
3243 match what was already there. However, a store *to* an undefined
3244 location could clobber arbitrary memory, therefore, it has undefined
3245 behavior.
3247 .. _poisonvalues:
3249 Poison Values
3250 -------------
3252 In order to facilitate speculative execution, many instructions do not
3253 invoke immediate undefined behavior when provided with illegal operands,
3254 and return a poison value instead.
3256 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
3257 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
3258 the ``nsw`` flag.
3260 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
3262 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
3263 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
3264    their dynamic predecessor basic block.
3265 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
3266    in the dynamic callers of their functions.
3267 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
3268    instructions that dynamically transfer control back to them.
3269 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
3270    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
3271    call instructions that dynamically transfer control back to them.
3272 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
3273    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
3274    (including loads and stores implied by intrinsics such as
3275    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
3276 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
3277    most recent preceding instruction with externally visible side
3278    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
3279    operations <volatile>`.)
3280 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
3281    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
3282    multiple successors and the instruction is always executed when
3283    control transfers to one of the successors, and may not be executed
3284    when control is transferred to another.
3285 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
3286    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
3287    be different if the terminator had transferred control to a different
3288    successor.
3289 -  Dependence is transitive.
3291 An instruction that *depends* on a poison value, produces a poison value
3292 itself. A poison value may be relaxed into an
3293 :ref:`undef value <undefvalues>`, which takes an arbitrary bit-pattern.
3295 This means that immediate undefined behavior occurs if a poison value is
3296 used as an instruction operand that has any values that trigger undefined
3297 behavior. Notably this includes (but is not limited to):
3299 -  The pointer operand of a :ref:`load <i_load>`, :ref:`store <i_store>` or
3300    any other pointer dereferencing instruction (independent of address
3301    space).
3302 -  The divisor operand of a ``udiv``, ``sdiv``, ``urem`` or ``srem``
3303    instruction.
3305 Additionally, undefined behavior occurs if a side effect *depends* on poison.
3306 This includes side effects that are control dependent on a poisoned branch.
3308 Here are some examples:
3310 .. code-block:: llvm
3312     entry:
3313       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
3314       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
3315       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
3316       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; Undefined behavior due to
3317                                            ; store to poison.
3319       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
3320       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
3322       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
3323       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
3324       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
3325       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
3327       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
3328       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
3330     true:
3331       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
3332                                            ; it has undefined behavior.
3333       br label %end
3335     end:
3336       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
3337                                            ; Both edges into this PHI are
3338                                            ; control-dependent on %cmp, so this
3339                                            ; always results in a poison value.
3341       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
3342                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
3343                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
3345       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
3346                                            ; The same branch again, but this time the
3347                                            ; true block doesn't have side effects.
3349     second_true:
3350       ; No side effects!
3351       ret void
3353     second_end:
3354       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
3355                                            ; on the store in %end. Also, it is
3356                                            ; control-equivalent to %end, so this is
3357                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
3358                                            ; behavior in this example).
3360 .. _blockaddress:
3362 Addresses of Basic Blocks
3363 -------------------------
3365 ``blockaddress(@function, %block)``
3367 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
3368 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
3369 Taking the address of the entry block is illegal.
3371 This value only has defined behavior when used as an operand to the
3372 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' or ':ref:`callbr <i_callbr>`'instruction, or
3373 for comparisons against null. Pointer equality tests between labels addresses
3374 results in undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok,
3375 and no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
3376 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
3377 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
3378 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr`` or
3379 ``callbr`` instruction.
3381 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
3382 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
3384 .. _constantexprs:
3386 Constant Expressions
3387 --------------------
3389 Constant expressions are used to allow expressions involving other
3390 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
3391 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
3392 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
3393 The following is the syntax for constant expressions:
3395 ``trunc (CST to TYPE)``
3396     Perform the :ref:`trunc operation <i_trunc>` on constants.
3397 ``zext (CST to TYPE)``
3398     Perform the :ref:`zext operation <i_zext>` on constants.
3399 ``sext (CST to TYPE)``
3400     Perform the :ref:`sext operation <i_sext>` on constants.
3401 ``fptrunc (CST to TYPE)``
3402     Truncate a floating-point constant to another floating-point type.
3403     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
3404     must be floating-point.
3405 ``fpext (CST to TYPE)``
3406     Floating-point extend a constant to another type. The size of CST
3407     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
3408     floating-point.
3409 ``fptoui (CST to TYPE)``
3410     Convert a floating-point constant to the corresponding unsigned
3411     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3412     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3413     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3414     value won't fit in the integer type, the result is a
3415     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3416 ``fptosi (CST to TYPE)``
3417     Convert a floating-point constant to the corresponding signed
3418     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3419     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3420     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3421     value won't fit in the integer type, the result is a
3422     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3423 ``uitofp (CST to TYPE)``
3424     Convert an unsigned integer constant to the corresponding
3425     floating-point constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point
3426     type.  CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3427     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3428 ``sitofp (CST to TYPE)``
3429     Convert a signed integer constant to the corresponding floating-point
3430     constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point type.
3431     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3432     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3433 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
3434     Perform the :ref:`ptrtoint operation <i_ptrtoint>` on constants.
3435 ``inttoptr (CST to TYPE)``
3436     Perform the :ref:`inttoptr operation <i_inttoptr>` on constants.
3437     This one is *really* dangerous!
3438 ``bitcast (CST to TYPE)``
3439     Convert a constant, CST, to another TYPE.
3440     The constraints of the operands are the same as those for the
3441     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`.
3442 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
3443     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
3444     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
3445     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
3446 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
3447     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
3448     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
3449     instruction, the index list may have one or more indexes, which are
3450     required to make sense for the type of "pointer to TY".
3451 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
3452     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
3453 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
3454     Perform the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
3455 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
3456     Perform the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
3457 ``extractelement (VAL, IDX)``
3458     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
3459     constants.
3460 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3461     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3462     constants.
3463 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3464     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3465     constants.
3466 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3467     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3468     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3469     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3470     least one index value must be specified.
3471 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3472     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3473     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3474     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3475     value must be specified.
3476 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3477     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3478     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3479     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3480     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3481     operations on floating-point values are allowed).
3483 Other Values
3484 ============
3486 .. _inlineasmexprs:
3488 Inline Assembler Expressions
3489 ----------------------------
3491 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3492 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3493 represents the inline assembler as a template string (containing the
3494 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3495 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3496 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3497 stack conservatively.
3499 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3500 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3501 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3502 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3503 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3505 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3506 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3507 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3508 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3509 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3510 syntax known to LLVM.
3512 LLVM also supports a few more substitions useful for writing inline assembly:
3514 - ``${:uid}``: Expands to a decimal integer unique to this inline assembly blob.
3515   This substitution is useful when declaring a local label. Many standard
3516   compiler optimizations, such as inlining, may duplicate an inline asm blob.
3517   Adding a blob-unique identifier ensures that the two labels will not conflict
3518   during assembly. This is used to implement `GCC's %= special format
3519   string <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html>`_.
3520 - ``${:comment}``: Expands to the comment character of the current target's
3521   assembly dialect. This is usually ``#``, but many targets use other strings,
3522   such as ``;``, ``//``, or ``!``.
3523 - ``${:private}``: Expands to the assembler private label prefix. Labels with
3524   this prefix will not appear in the symbol table of the assembled object.
3525   Typically the prefix is ``L``, but targets may use other strings. ``.L`` is
3526   relatively popular.
3528 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3529 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3530 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3531 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3532 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3533 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3534 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3535 assembly.
3537 An example inline assembler expression is:
3539 .. code-block:: llvm
3541     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3543 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3544 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3545 Thus, typically we have:
3547 .. code-block:: llvm
3549     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3551 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3552 marked as having side effects. This is done through the use of the
3553 '``sideeffect``' keyword, like so:
3555 .. code-block:: llvm
3557     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3559 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3560 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3561 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3562 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3563 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3564 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3566 .. code-block:: llvm
3568     call void asm alignstack "eieio", ""()
3570 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3571 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3572 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3573 the only supported dialects. An example is:
3575 .. code-block:: llvm
3577     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3579 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3580 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3581 keyword last.
3583 Inline Asm Constraint String
3584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3586 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3587 more constraint codes.
3589 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3590 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3591 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3592 second, etc.
3594 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3595 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3596 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3597 clobbers. They cannot be intermingled.
3599 There are also three different categories of constraint codes:
3601 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3602   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3603   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3604 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3605   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3606   modes used by the target.
3607 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3608   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3609   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3610   proper range for the instruction you wish to use it with.
3612 Output constraints
3613 """"""""""""""""""
3615 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3616 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3617 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3618 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3619 below about indirect outputs).
3621 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3622 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3623 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3624 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3625 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3626 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3627 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3628 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3629 output).
3631 Input constraints
3632 """""""""""""""""
3634 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3635 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3636 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3637 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3638 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3639 contain the same value.
3641 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3642 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3643 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3644 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3645 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3646 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3647 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3648 constraint).
3650 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3651 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3652 (even when the other input has the same value).
3654 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3655 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3657 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3658 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3659 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3660 registers, and all of them passed to the inline asm.
3662 However, this feature is often not as useful as you might think.
3664 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3665 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3666 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3667 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3668 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3669 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3671 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3672 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3673 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3674 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3675 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3676 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3677 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3678 use)
3680 Indirect inputs and outputs
3681 """""""""""""""""""""""""""
3683 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3684 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3685 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3686 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3687 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3688 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3689 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3690 memory location, instead of just read from it).
3692 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3693 address of a variable as a value.
3695 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3696 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3697 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3698 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3699 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3700 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3701 optimization passes. I would recommend not using it.)
3704 Clobber constraints
3705 """""""""""""""""""
3707 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3708 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3709 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3710 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3711 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3712 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3713 output.
3715 Note that clobbering named registers that are also present in output
3716 constraints is not legal.
3719 Constraint Codes
3720 """"""""""""""""
3721 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3723 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3724 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3725 (e.g. "``{eax}``").
3727 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3728 GCC's constraint codes.
3730 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3731 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3732 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3734 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3735 inline asm constraint list:
3737 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3738    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3739    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3740    constraint list.
3742 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3743    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3744    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3745    constraint list will be chosen together.
3747 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3748 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3749 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3750 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3752 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3753 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3754 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3755 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3756 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3757 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3758 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3759 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3760 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3761 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3762 intended.)
3764 Supported Constraint Code List
3765 """"""""""""""""""""""""""""""
3767 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3768 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3769 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3770 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3772 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3774 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3775 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3776   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3777   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3778 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3779   immediate, or a relocatable value.
3780 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3781 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3782 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3783   useful to pass a label for an asm branch or call.
3785   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3786      block without telling llvm about the control transfer???)
3788 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3790 Other constraints are target-specific:
3792 AArch64:
3794 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3795 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3796   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3797 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3798   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3799 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3800   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3801 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3802   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3803 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3804   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3805   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3806   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3807 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3808   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3809 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3810   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3811   well.)
3812 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3813 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3814 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3816 AMDGPU:
3818 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3819 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3820 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3823 All ARM modes:
3825 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3826   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3827 - ``Te``: An even general-purpose 32-bit integer register: ``r0,r2,...,r12,r14``
3828 - ``To``: An odd general-purpose 32-bit integer register: ``r1,r3,...,r11``
3830 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3832 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3833 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3834 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3835 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3836   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3837   print the inverted value).
3838 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3839   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3840   value).
3841 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3842 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3843 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3844 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3845 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3846   as ``r``.
3847 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3848   invalid.
3849 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3850   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3851 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3852   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3853 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3854   ``q0-q8``.
3856 ARM's Thumb1 mode:
3858 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3859 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3860 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3861   some amount.
3862 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3863 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3864 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3865 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3866 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3867 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3868 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3869 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3870   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3871 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3872   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3873 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3874   ``q0-q8``.
3877 Hexagon:
3879 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3880   at the moment.
3881 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3883 MSP430:
3885 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3887 MIPS:
3889 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3890 - ``J``: An immediate integer zero.
3891 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3892 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3893 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3894 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3895 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3896 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3897   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3898 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3899   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3900   ``m``.
3901 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3902   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3903 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3904 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3905   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3906   argument modifier for compatibility with GCC.
3907 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3908   ``25``).
3909 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3910 - ``x``: Invalid.
3912 NVPTX:
3914 - ``b``: A 1-bit integer register.
3915 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3916 - ``r``: A 32-bit integer register.
3917 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3918 - ``f``: A 32-bit float register.
3919 - ``d``: A 64-bit float register.
3922 PowerPC:
3924 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3925 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3926 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3927 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3928 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3929 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3930 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3931 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3932   constant.
3933 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3934   treated the same as ``m``.
3935 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3936 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3937   ``R1-R31``).
3938 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3939   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3940 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3941   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3942   altivec vector register (``V0-V31``).
3944   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3945      is supposed to only use the altivec vector registers?
3947 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3948 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3949 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3950   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3951 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating-point register, from the full VSX register
3952   set.
3954 Sparc:
3956 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3957 - ``r``: A 32-bit integer register.
3958 - ``f``: Any floating-point register on SparcV8, or a floating-point
3959   register in the "low" half of the registers on SparcV9.
3960 - ``e``: Any floating-point register. (Same as ``f`` on SparcV8.)
3962 SystemZ:
3964 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3965 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3966 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3967 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3968 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3969 - ``Q``: A memory address operand with a base address and a 12-bit immediate
3970   unsigned displacement.
3971 - ``R``: A memory address operand with a base address, a 12-bit immediate
3972   unsigned displacement, and an index register.
3973 - ``S``: A memory address operand with a base address and a 20-bit immediate
3974   signed displacement.
3975 - ``T``: A memory address operand with a base address, a 20-bit immediate
3976   signed displacement, and an index register.
3977 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3978 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3979   address context evaluates as zero).
3980 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3981   (LLVM-specific)
3982 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating-point register.
3984 X86:
3986 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3987 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3988 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3989 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3990   0xffffffff.
3991 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3992 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3993 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3994 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3995 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3996 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3997 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3998   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3999   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
4000 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
4001   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
4002 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
4003 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
4004   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
4005 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
4006 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
4007 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
4008   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
4009   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
4010   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
4011 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
4012 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
4013   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
4014   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
4015   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
4016   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
4017   statement.
4019 XCore:
4021 - ``r``: A 32-bit integer register.
4024 .. _inline-asm-modifiers:
4026 Asm template argument modifiers
4027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4029 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
4030 "``${0:n}``".
4032 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
4033 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
4034 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
4035 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
4037 Target-independent:
4039 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
4040   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4041 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
4042   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4043 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
4044   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4046 AArch64:
4048 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
4049   instead of ``x30``, print ``w30``.
4050 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
4051 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
4052   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
4053   ``v*``.
4055 AMDGPU:
4057 - ``r``: No effect.
4059 ARM:
4061 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
4062   register).
4063 - ``P``: No effect.
4064 - ``q``: No effect.
4065 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
4066   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
4067 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
4068   prefix.
4069 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
4070 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
4071   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
4072 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
4073   register of a two-register operand.
4074 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
4075   register of a two-register operand.
4076 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
4077   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
4078   to ``R``.)
4080   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
4081      of a two-register operand.
4083 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
4084 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
4085 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
4086   adornment.
4088 Hexagon:
4090 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4091   has been allocated consecutively to the first.
4093   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4094      nothing that ensures that happens, is there?
4096 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4097   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4099 MSP430:
4101 No additional modifiers.
4103 MIPS:
4105 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
4106 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
4107 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
4108 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
4109 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
4110 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
4111   address of the low-order word of a double-word memory operand.
4113   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
4115 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
4116   address of the high-order word of a double-word memory operand.
4118   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
4120 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
4121   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
4122   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
4123   ``M``.)
4124 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
4125   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
4126   constraint.
4128 NVPTX:
4130 - ``r``: No effect.
4132 PowerPC:
4134 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4135   has been allocated consecutively to the first.
4137   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4138      nothing that ensures that happens, is there?
4140 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4141   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4142 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
4143   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
4144 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
4145   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
4146   always print nothing)
4147 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
4148   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
4150 Sparc:
4152 - ``r``: No effect.
4154 SystemZ:
4156 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
4157 target-independent modifiers.
4159 X86:
4161 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
4162   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
4163 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
4164 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
4165   operand.
4166 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
4167   memory operand.
4168 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
4169   operand.
4170 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
4171   operand.
4172 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
4173   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
4174 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
4175   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
4176   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
4177   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
4178 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
4179 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
4180   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
4182 XCore:
4184 No additional modifiers.
4187 Inline Asm Metadata
4188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4190 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
4191 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
4192 integers. If present, the code generator will use the integer as the
4193 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
4194 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
4195 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
4196 it. For example:
4198 .. code-block:: llvm
4200     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
4201     ...
4202     !42 = !{ i32 1234567 }
4204 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
4205 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
4206 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
4207 occurs on.
4209 .. _metadata:
4211 Metadata
4212 ========
4214 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
4215 that can convey extra information about the code to the optimizers and
4216 code generator. One example application of metadata is source-level
4217 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
4219 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
4220 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
4222 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
4224 .. _metadata-string:
4226 Metadata Nodes and Metadata Strings
4227 -----------------------------------
4229 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
4230 contain any character by escaping non-printable characters with
4231 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
4232 "``!"test\00"``".
4234 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
4235 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
4236 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
4237 their operand. For example:
4239 .. code-block:: llvm
4241     !{ !"test\00", i32 10}
4243 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
4245 .. code-block:: text
4247     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
4249 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
4250 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
4251 when metadata operands change.
4253 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
4254 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
4255 example:
4257 .. code-block:: llvm
4259     !foo = !{!4, !3}
4261 Metadata can be used as function arguments. Here the ``llvm.dbg.value``
4262 intrinsic is using three metadata arguments:
4264 .. code-block:: llvm
4266     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, metadata !25, metadata !26)
4268 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
4269 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
4271 .. code-block:: llvm
4273     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
4275 Metadata can also be attached to a function or a global variable. Here metadata
4276 ``!22`` is attached to the ``f1`` and ``f2 functions, and the globals ``g1``
4277 and ``g2`` using the ``!dbg`` identifier:
4279 .. code-block:: llvm
4281     declare !dbg !22 void @f1()
4282     define void @f2() !dbg !22 {
4283       ret void
4284     }
4286     @g1 = global i32 0, !dbg !22
4287     @g2 = external global i32, !dbg !22
4289 A transformation is required to drop any metadata attachment that it does not
4290 know or know it can't preserve. Currently there is an exception for metadata
4291 attachment to globals for ``!type`` and ``!absolute_symbol`` which can't be
4292 unconditionally dropped unless the global is itself deleted.
4294 Metadata attached to a module using named metadata may not be dropped, with
4295 the exception of debug metadata (named metadata with the name ``!llvm.dbg.*``).
4297 More information about specific metadata nodes recognized by the
4298 optimizers and code generator is found below.
4300 .. _specialized-metadata:
4302 Specialized Metadata Nodes
4303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4305 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
4306 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
4307 order.
4309 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
4310 metadata nodes are related to debug info.
4312 .. _DICompileUnit:
4314 DICompileUnit
4315 """""""""""""
4317 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
4318 ``retainedTypes:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:`` fields are tuples
4319 containing the debug info to be emitted along with the compile unit, regardless
4320 of code optimizations (some nodes are only emitted if there are references to
4321 them from instructions). The ``debugInfoForProfiling:`` field is a boolean
4322 indicating whether or not line-table discriminators are updated to provide
4323 more-accurate debug info for profiling results.
4325 .. code-block:: text
4327     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
4328                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
4329                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: FullDebug,
4330                         enums: !2, retainedTypes: !3, globals: !4, imports: !5,
4331                         macros: !6, dwoId: 0x0abcd)
4333 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
4334 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.  These
4335 descriptors are collected by a named metadata node ``!llvm.dbg.cu``. They keep
4336 track of global variables, type information, and imported entities (declarations
4337 and namespaces).
4339 .. _DIFile:
4341 DIFile
4342 """"""
4344 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
4346 .. code-block:: none
4348     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir",
4349                  checksumkind: CSK_MD5,
4350                  checksum: "000102030405060708090a0b0c0d0e0f")
4352 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
4353 for ``file:`` fields.
4354 Valid values for ``checksumkind:`` field are: {CSK_None, CSK_MD5, CSK_SHA1}
4356 .. _DIBasicType:
4358 DIBasicType
4359 """""""""""
4361 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
4362 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
4364 .. code-block:: text
4366     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4367                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4368     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
4370 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
4371 following:
4373 .. code-block:: text
4375   DW_ATE_address       = 1
4376   DW_ATE_boolean       = 2
4377   DW_ATE_float         = 4
4378   DW_ATE_signed        = 5
4379   DW_ATE_signed_char   = 6
4380   DW_ATE_unsigned      = 7
4381   DW_ATE_unsigned_char = 8
4383 .. _DISubroutineType:
4385 DISubroutineType
4386 """"""""""""""""
4388 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
4389 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
4390 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
4391 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
4393 .. code-block:: text
4395     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
4396     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
4397     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
4399 .. _DIDerivedType:
4401 DIDerivedType
4402 """""""""""""
4404 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
4405 qualified types.
4407 .. code-block:: text
4409     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4410                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4411     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
4412                         align: 32)
4414 The following ``tag:`` values are valid:
4416 .. code-block:: text
4418   DW_TAG_member             = 13
4419   DW_TAG_pointer_type       = 15
4420   DW_TAG_reference_type     = 16
4421   DW_TAG_typedef            = 22
4422   DW_TAG_inheritance        = 28
4423   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
4424   DW_TAG_const_type         = 38
4425   DW_TAG_friend             = 42
4426   DW_TAG_volatile_type      = 53
4427   DW_TAG_restrict_type      = 55
4428   DW_TAG_atomic_type        = 71
4430 .. _DIDerivedTypeMember:
4432 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
4433 <DICompositeType>`. The type of the member is the ``baseType:``. The
4434 ``offset:`` is the member's bit offset.  If the composite type has an ODR
4435 ``identifier:`` and does not set ``flags: DIFwdDecl``, then the member is
4436 uniqued based only on its ``name:`` and ``scope:``.
4438 ``DW_TAG_inheritance`` and ``DW_TAG_friend`` are used in the ``elements:``
4439 field of :ref:`composite types <DICompositeType>` to describe parents and
4440 friends.
4442 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
4444 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
4445 ``DW_TAG_volatile_type``, ``DW_TAG_restrict_type`` and ``DW_TAG_atomic_type``
4446 are used to qualify the ``baseType:``.
4448 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
4450 .. _DICompositeType:
4452 DICompositeType
4453 """""""""""""""
4455 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
4456 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
4458 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
4459 identifier used for type merging between modules.  When specified,
4460 :ref:`subprogram declarations <DISubprogramDeclaration>` and :ref:`member
4461 derived types <DIDerivedTypeMember>` that reference the ODR-type in their
4462 ``scope:`` change uniquing rules.
4464 For a given ``identifier:``, there should only be a single composite type that
4465 does not have  ``flags: DIFlagFwdDecl`` set.  LLVM tools that link modules
4466 together will unique such definitions at parse time via the ``identifier:``
4467 field, even if the nodes are ``distinct``.
4469 .. code-block:: text
4471     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4472     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4473     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4474     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
4475                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
4476                           elements: !{!0, !1, !2})
4478 The following ``tag:`` values are valid:
4480 .. code-block:: text
4482   DW_TAG_array_type       = 1
4483   DW_TAG_class_type       = 2
4484   DW_TAG_enumeration_type = 4
4485   DW_TAG_structure_type   = 19
4486   DW_TAG_union_type       = 23
4488 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
4489 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
4490 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
4491 array type is a native packed vector.
4493 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
4494 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
4495 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
4496 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4498 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
4499 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
4500 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member``, ``tag: DW_TAG_inheritance``, or
4501 ``tag: DW_TAG_friend``; or :ref:`subprograms <DISubprogram>` with
4502 ``isDefinition: false``.
4504 .. _DISubrange:
4506 DISubrange
4507 """"""""""
4509 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
4510 :ref:`DICompositeType`.
4512 - ``count: -1`` indicates an empty array.
4513 - ``count: !9`` describes the count with a :ref:`DILocalVariable`.
4514 - ``count: !11`` describes the count with a :ref:`DIGlobalVariable`.
4516 .. code-block:: text
4518     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
4519     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
4520     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
4522     ; Scopes used in rest of example
4523     !6 = !DIFile(filename: "vla.c", directory: "/path/to/file")
4524     !7 = distinct !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !6)
4525     !8 = distinct !DISubprogram(name: "foo", scope: !7, file: !6, line: 5)
4527     ; Use of local variable as count value
4528     !9 = !DIBasicType(name: "int", size: 32, encoding: DW_ATE_signed)
4529     !10 = !DILocalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 42, type: !9)
4530     !11 = !DISubrange(count: !10, lowerBound: 0)
4532     ; Use of global variable as count value
4533     !12 = !DIGlobalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 22, type: !9)
4534     !13 = !DISubrange(count: !12, lowerBound: 0)
4536 .. _DIEnumerator:
4538 DIEnumerator
4539 """"""""""""
4541 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4542 variants of :ref:`DICompositeType`.
4544 .. code-block:: text
4546     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4547     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4548     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4550 DITemplateTypeParameter
4551 """""""""""""""""""""""
4553 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4554 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4555 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4557 .. code-block:: text
4559     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4561 DITemplateValueParameter
4562 """"""""""""""""""""""""
4564 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4565 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4566 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4567 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4568 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4570 .. code-block:: text
4572     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4574 DINamespace
4575 """""""""""
4577 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4579 .. code-block:: text
4581     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4583 .. _DIGlobalVariable:
4585 DIGlobalVariable
4586 """"""""""""""""
4588 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4590 .. code-block:: text
4592     @foo = global i32, !dbg !0
4593     !0 = !DIGlobalVariableExpression(var: !1, expr: !DIExpression())
4594     !1 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !2,
4595                            file: !3, line: 7, type: !4, isLocal: true,
4596                            isDefinition: false, declaration: !5)
4599 DIGlobalVariableExpression
4600 """"""""""""""""""""""""""
4602 ``DIGlobalVariableExpression`` nodes tie a :ref:`DIGlobalVariable` together
4603 with a :ref:`DIExpression`.
4605 .. code-block:: text
4607     @lower = global i32, !dbg !0
4608     @upper = global i32, !dbg !1
4609     !0 = !DIGlobalVariableExpression(
4610              var: !2,
4611              expr: !DIExpression(DW_OP_LLVM_fragment, 0, 32)
4612              )
4613     !1 = !DIGlobalVariableExpression(
4614              var: !2,
4615              expr: !DIExpression(DW_OP_LLVM_fragment, 32, 32)
4616              )
4617     !2 = !DIGlobalVariable(name: "split64", linkageName: "split64", scope: !3,
4618                            file: !4, line: 8, type: !5, declaration: !6)
4620 All global variable expressions should be referenced by the `globals:` field of
4621 a :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4623 .. _DISubprogram:
4625 DISubprogram
4626 """"""""""""
4628 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4629 distinct ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using
4630 ``!dbg`` metadata. A unique ``DISubprogram`` may be attached to a function
4631 declaration used for call site debug info. The ``variables:`` field points at
4632 :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be retained, even if their IR
4633 counterparts are optimized out of the IR. The ``type:`` field must point at an
4634 :ref:`DISubroutineType`.
4636 .. _DISubprogramDeclaration:
4638 When ``isDefinition: false``, subprograms describe a declaration in the type
4639 tree as opposed to a definition of a function.  If the scope is a composite
4640 type with an ODR ``identifier:`` and that does not set ``flags: DIFwdDecl``,
4641 then the subprogram declaration is uniqued based only on its ``linkageName:``
4642 and ``scope:``.
4644 .. code-block:: text
4646     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4647       ...
4648     }
4650     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4651                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4652                                 isDefinition: true, scopeLine: 8,
4653                                 containingType: !4,
4654                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4655                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4656                                 isOptimized: true, unit: !5, templateParams: !6,
4657                                 declaration: !7, variables: !8, thrownTypes: !9)
4659 .. _DILexicalBlock:
4661 DILexicalBlock
4662 """"""""""""""
4664 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4665 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4666 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4667 fields.
4669 .. code-block:: text
4671     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4673 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4674 operands.
4676 .. _DILexicalBlockFile:
4678 DILexicalBlockFile
4679 """"""""""""""""""
4681 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4682 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4683 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4684 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4686 .. code-block:: text
4688     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4689     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4690     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4692 .. _DILocation:
4694 DILocation
4695 """"""""""
4697 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4698 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4699 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4701 .. code-block:: text
4703     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4705 .. _DILocalVariable:
4707 DILocalVariable
4708 """""""""""""""
4710 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4711 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4712 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4713 :ref:`DISubprogram`.
4715 .. code-block:: text
4717     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4718                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4719     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4720                           type: !3)
4721     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4723 .. _DIExpression:
4725 DIExpression
4726 """"""""""""
4728 ``DIExpression`` nodes represent expressions that are inspired by the DWARF
4729 expression language. They are used in :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>`
4730 (such as ``llvm.dbg.declare`` and ``llvm.dbg.value``) to describe how the
4731 referenced LLVM variable relates to the source language variable. Debug
4732 intrinsics are interpreted left-to-right: start by pushing the value/address
4733 operand of the intrinsic onto a stack, then repeatedly push and evaluate
4734 opcodes from the DIExpression until the final variable description is produced.
4736 The current supported opcode vocabulary is limited:
4738 - ``DW_OP_deref`` dereferences the top of the expression stack.
4739 - ``DW_OP_plus`` pops the last two entries from the expression stack, adds
4740   them together and appends the result to the expression stack.
4741 - ``DW_OP_minus`` pops the last two entries from the expression stack, subtracts
4742   the last entry from the second last entry and appends the result to the
4743   expression stack.
4744 - ``DW_OP_plus_uconst, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4745 - ``DW_OP_LLVM_fragment, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4746   here, respectively) of the variable fragment from the working expression. Note
4747   that contrary to DW_OP_bit_piece, the offset is describing the location
4748   within the described source variable.
4749 - ``DW_OP_LLVM_convert, 16, DW_ATE_signed`` specifies a bit size and encoding
4750   (``16`` and ``DW_ATE_signed`` here, respectively) to which the top of the
4751   expression stack is to be converted. Maps into a ``DW_OP_convert`` operation
4752   that references a base type constructed from the supplied values.
4753 - ``DW_OP_LLVM_tag_offset, tag_offset`` specifies that a memory tag should be
4754   optionally applied to the pointer. The memory tag is derived from the
4755   given tag offset in an implementation-defined manner.
4756 - ``DW_OP_swap`` swaps top two stack entries.
4757 - ``DW_OP_xderef`` provides extended dereference mechanism. The entry at the top
4758   of the stack is treated as an address. The second stack entry is treated as an
4759   address space identifier.
4760 - ``DW_OP_stack_value`` marks a constant value.
4761 - If an expression is marked with ``DW_OP_entry_value`` all register and
4762   memory read operations refer to the respective value at the function entry.
4763   The first operand of ``DW_OP_entry_value`` is the size of following
4764   DWARF expression.
4765   ``DW_OP_entry_value`` may appear after the ``LiveDebugValues`` pass.
4766   LLVM only supports entry values for function parameters
4767   that are unmodified throughout a function and that are described as
4768   simple register location descriptions.
4769   ``DW_OP_entry_value`` may also appear after the ``AsmPrinter`` pass when
4770   a call site parameter value (``DW_AT_call_site_parameter_value``)
4771   is represented as entry value of the parameter.
4773 DWARF specifies three kinds of simple location descriptions: Register, memory,
4774 and implicit location descriptions.  Note that a location description is
4775 defined over certain ranges of a program, i.e the location of a variable may
4776 change over the course of the program. Register and memory location
4777 descriptions describe the *concrete location* of a source variable (in the
4778 sense that a debugger might modify its value), whereas *implicit locations*
4779 describe merely the actual *value* of a source variable which might not exist
4780 in registers or in memory (see ``DW_OP_stack_value``).
4782 A ``llvm.dbg.addr`` or ``llvm.dbg.declare`` intrinsic describes an indirect
4783 value (the address) of a source variable. The first operand of the intrinsic
4784 must be an address of some kind. A DIExpression attached to the intrinsic
4785 refines this address to produce a concrete location for the source variable.
4787 A ``llvm.dbg.value`` intrinsic describes the direct value of a source variable.
4788 The first operand of the intrinsic may be a direct or indirect value. A
4789 DIExpresion attached to the intrinsic refines the first operand to produce a
4790 direct value. For example, if the first operand is an indirect value, it may be
4791 necessary to insert ``DW_OP_deref`` into the DIExpresion in order to produce a
4792 valid debug intrinsic.
4794 .. note::
4796    A DIExpression is interpreted in the same way regardless of which kind of
4797    debug intrinsic it's attached to.
4799 .. code-block:: text
4801     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4802     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus_uconst, 3)
4803     !1 = !DIExpression(DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus)
4804     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4805     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus, DW_OP_LLVM_fragment, 3, 7)
4806     !4 = !DIExpression(DW_OP_constu, 2, DW_OP_swap, DW_OP_xderef)
4807     !5 = !DIExpression(DW_OP_constu, 42, DW_OP_stack_value)
4809 DIFlags
4810 """""""""""""""
4812 These flags encode various properties of DINodes.
4814 The `ArgumentNotModified` flag marks a function argument whose value
4815 is not modified throughout of a function. This flag is used to decide
4816 whether a DW_OP_entry_value can be used in a location description
4817 after the function prologue. The language frontend is expected to compute
4818 this property for each DILocalVariable. The flag should be used
4819 only in optimized code.
4821 DIObjCProperty
4822 """"""""""""""
4824 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4826 .. code-block:: text
4828     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4829                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4831 DIImportedEntity
4832 """"""""""""""""
4834 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4835 compile unit.
4837 .. code-block:: text
4839    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4840                           entity: !1, line: 7)
4842 DIMacro
4843 """""""
4845 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4846 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4847 defining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4848 used to expand the macro identifier.
4850 .. code-block:: text
4852    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4853                  value: "((x) + 1)")
4854    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4856 DIMacroFile
4857 """""""""""
4859 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4860 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4861 appear in the included source file.
4863 .. code-block:: text
4865    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4866                      nodes: !3)
4868 '``tbaa``' Metadata
4869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4871 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4872 suitable for doing type based alias analysis (TBAA). Instead, metadata is
4873 added to the IR to describe a type system of a higher level language. This
4874 can be used to implement C/C++ strict type aliasing rules, but it can also
4875 be used to implement custom alias analysis behavior for other languages.
4877 This description of LLVM's TBAA system is broken into two parts:
4878 :ref:`Semantics<tbaa_node_semantics>` talks about high level issues, and
4879 :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` talks about the metadata
4880 encoding of various entities.
4882 It is always possible to trace any TBAA node to a "root" TBAA node (details
4883 in the :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` section).  TBAA
4884 nodes with different roots have an unknown aliasing relationship, and LLVM
4885 conservatively infers ``MayAlias`` between them.  The rules mentioned in
4886 this section only pertain to TBAA nodes living under the same root.
4888 .. _tbaa_node_semantics:
4890 Semantics
4891 """""""""
4893 The TBAA metadata system, referred to as "struct path TBAA" (not to be
4894 confused with ``tbaa.struct``), consists of the following high level
4895 concepts: *Type Descriptors*, further subdivided into scalar type
4896 descriptors and struct type descriptors; and *Access Tags*.
4898 **Type descriptors** describe the type system of the higher level language
4899 being compiled.  **Scalar type descriptors** describe types that do not
4900 contain other types.  Each scalar type has a parent type, which must also
4901 be a scalar type or the TBAA root.  Via this parent relation, scalar types
4902 within a TBAA root form a tree.  **Struct type descriptors** denote types
4903 that contain a sequence of other type descriptors, at known offsets.  These
4904 contained type descriptors can either be struct type descriptors themselves
4905 or scalar type descriptors.
4907 **Access tags** are metadata nodes attached to load and store instructions.
4908 Access tags use type descriptors to describe the *location* being accessed
4909 in terms of the type system of the higher level language.  Access tags are
4910 tuples consisting of a base type, an access type and an offset.  The base
4911 type is a scalar type descriptor or a struct type descriptor, the access
4912 type is a scalar type descriptor, and the offset is a constant integer.
4914 The access tag ``(BaseTy, AccessTy, Offset)`` can describe one of two
4915 things:
4917  * If ``BaseTy`` is a struct type, the tag describes a memory access (load
4918    or store) of a value of type ``AccessTy`` contained in the struct type
4919    ``BaseTy`` at offset ``Offset``.
4921  * If ``BaseTy`` is a scalar type, ``Offset`` must be 0 and ``BaseTy`` and
4922    ``AccessTy`` must be the same; and the access tag describes a scalar
4923    access with scalar type ``AccessTy``.
4925 We first define an ``ImmediateParent`` relation on ``(BaseTy, Offset)``
4926 tuples this way:
4928  * If ``BaseTy`` is a scalar type then ``ImmediateParent(BaseTy, 0)`` is
4929    ``(ParentTy, 0)`` where ``ParentTy`` is the parent of the scalar type as
4930    described in the TBAA metadata.  ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)`` is
4931    undefined if ``Offset`` is non-zero.
4933  * If ``BaseTy`` is a struct type then ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)``
4934    is ``(NewTy, NewOffset)`` where ``NewTy`` is the type contained in
4935    ``BaseTy`` at offset ``Offset`` and ``NewOffset`` is ``Offset`` adjusted
4936    to be relative within that inner type.
4938 A memory access with an access tag ``(BaseTy1, AccessTy1, Offset1)``
4939 aliases a memory access with an access tag ``(BaseTy2, AccessTy2,
4940 Offset2)`` if either ``(BaseTy1, Offset1)`` is reachable from ``(Base2,
4941 Offset2)`` via the ``Parent`` relation or vice versa.
4943 As a concrete example, the type descriptor graph for the following program
4945 .. code-block:: c
4947     struct Inner {
4948       int i;    // offset 0
4949       float f;  // offset 4
4950     };
4952     struct Outer {
4953       float f;  // offset 0
4954       double d; // offset 4
4955       struct Inner inner_a;  // offset 12
4956     };
4958     void f(struct Outer* outer, struct Inner* inner, float* f, int* i, char* c) {
4959       outer->f = 0;            // tag0: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 0)
4960       outer->inner_a.i = 0;    // tag1: (OuterStructTy, IntScalarTy, 12)
4961       outer->inner_a.f = 0.0;  // tag2: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 16)
4962       *f = 0.0;                // tag3: (FloatScalarTy, FloatScalarTy, 0)
4963     }
4965 is (note that in C and C++, ``char`` can be used to access any arbitrary
4966 type):
4968 .. code-block:: text
4970     Root = "TBAA Root"
4971     CharScalarTy = ("char", Root, 0)
4972     FloatScalarTy = ("float", CharScalarTy, 0)
4973     DoubleScalarTy = ("double", CharScalarTy, 0)
4974     IntScalarTy = ("int", CharScalarTy, 0)
4975     InnerStructTy = {"Inner" (IntScalarTy, 0), (FloatScalarTy, 4)}
4976     OuterStructTy = {"Outer", (FloatScalarTy, 0), (DoubleScalarTy, 4),
4977                      (InnerStructTy, 12)}
4980 with (e.g.) ``ImmediateParent(OuterStructTy, 12)`` = ``(InnerStructTy,
4981 0)``, ``ImmediateParent(InnerStructTy, 0)`` = ``(IntScalarTy, 0)``, and
4982 ``ImmediateParent(IntScalarTy, 0)`` = ``(CharScalarTy, 0)``.
4984 .. _tbaa_node_representation:
4986 Representation
4987 """"""""""""""
4989 The root node of a TBAA type hierarchy is an ``MDNode`` with 0 operands or
4990 with exactly one ``MDString`` operand.
4992 Scalar type descriptors are represented as an ``MDNode`` s with two
4993 operands.  The first operand is an ``MDString`` denoting the name of the
4994 struct type.  LLVM does not assign meaning to the value of this operand, it
4995 only cares about it being an ``MDString``.  The second operand is an
4996 ``MDNode`` which points to the parent for said scalar type descriptor,
4997 which is either another scalar type descriptor or the TBAA root.  Scalar
4998 type descriptors can have an optional third argument, but that must be the
4999 constant integer zero.
5001 Struct type descriptors are represented as ``MDNode`` s with an odd number
5002 of operands greater than 1.  The first operand is an ``MDString`` denoting
5003 the name of the struct type.  Like in scalar type descriptors the actual
5004 value of this name operand is irrelevant to LLVM.  After the name operand,
5005 the struct type descriptors have a sequence of alternating ``MDNode`` and
5006 ``ConstantInt`` operands.  With N starting from 1, the 2N - 1 th operand,
5007 an ``MDNode``, denotes a contained field, and the 2N th operand, a
5008 ``ConstantInt``, is the offset of the said contained field.  The offsets
5009 must be in non-decreasing order.
5011 Access tags are represented as ``MDNode`` s with either 3 or 4 operands.
5012 The first operand is an ``MDNode`` pointing to the node representing the
5013 base type.  The second operand is an ``MDNode`` pointing to the node
5014 representing the access type.  The third operand is a ``ConstantInt`` that
5015 states the offset of the access.  If a fourth field is present, it must be
5016 a ``ConstantInt`` valued at 0 or 1.  If it is 1 then the access tag states
5017 that the location being accessed is "constant" (meaning
5018 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
5019 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).  The TBAA root of
5020 the access type and the base type of an access tag must be the same, and
5021 that is the TBAA root of the access tag.
5023 '``tbaa.struct``' Metadata
5024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5026 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
5027 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
5028 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
5029 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
5030 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
5031 of the aggregate.
5033 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
5034 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
5036 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
5037 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
5038 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
5039 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
5040 its tbaa tag. e.g.:
5042 .. code-block:: llvm
5044     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
5046 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
5047 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
5048 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
5050 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
5051 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
5052 does not carry useful data and need not be preserved.
5054 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
5055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5057 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
5058 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
5059 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
5060 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
5061 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
5062 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
5063 a domain.
5065 When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
5066 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
5067 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
5068 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
5069 alias.
5071 Because scopes in one domain don't affect scopes in other domains, separate
5072 domains can be used to compose multiple independent noalias sets.  This is
5073 used for example during inlining.  As the noalias function parameters are
5074 turned into noalias scope metadata, a new domain is used every time the
5075 function is inlined.
5077 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
5078 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
5079 string then it can be combined across functions and translation units. A
5080 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
5081 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
5083 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
5084 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
5085 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
5086 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
5087 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
5088 optionally be provided as a third list entry.
5090 For example,
5092 .. code-block:: llvm
5094     ; Two scope domains:
5095     !0 = !{!0}
5096     !1 = !{!1}
5098     ; Some scopes in these domains:
5099     !2 = !{!2, !0}
5100     !3 = !{!3, !0}
5101     !4 = !{!4, !1}
5103     ; Some scope lists:
5104     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
5105     !6 = !{!4, !3, !2}
5106     !7 = !{!3}
5108     ; These two instructions don't alias:
5109     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
5110     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
5112     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
5113     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
5114     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
5115     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
5117     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
5118     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
5119     ; !alias.scope list):
5120     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
5121     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
5123 '``fpmath``' Metadata
5124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5126 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating-point
5127 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
5128 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
5129 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
5130 it. ULP is defined as follows:
5132     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
5133     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
5134     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
5135     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
5136     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
5138 The metadata node shall consist of a single positive float type number
5139 representing the maximum relative error, for example:
5141 .. code-block:: llvm
5143     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
5145 .. _range-metadata:
5147 '``range``' Metadata
5148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5150 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
5151 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
5152 returned by the called function at this call site is in. If the loaded or
5153 returned value is not in the specified range, the behavior is undefined. The
5154 ranges are represented with a flattened list of integers. The loaded value or
5155 the value returned is known to be in the union of the ranges defined by each
5156 consecutive pair. Each pair has the following properties:
5158 -  The type must match the type loaded by the instruction.
5159 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
5160 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
5161 -  The range is allowed to wrap.
5162 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
5163    ``a!=b``.
5165 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
5166 they must be non-contiguous.
5168 Examples:
5170 .. code-block:: llvm
5172       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
5173       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
5174       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
5175       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
5176              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
5177     ...
5178     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
5179     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
5180     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
5181     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
5183 '``absolute_symbol``' Metadata
5184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5186 ``absolute_symbol`` metadata may be attached to a global variable
5187 declaration. It marks the declaration as a reference to an absolute symbol,
5188 which causes the backend to use absolute relocations for the symbol even
5189 in position independent code, and expresses the possible ranges that the
5190 global variable's *address* (not its value) is in, in the same format as
5191 ``range`` metadata, with the extension that the pair ``all-ones,all-ones``
5192 may be used to represent the full set.
5194 Example (assuming 64-bit pointers):
5196 .. code-block:: llvm
5198       @a = external global i8, !absolute_symbol !0 ; Absolute symbol in range [0,256)
5199       @b = external global i8, !absolute_symbol !1 ; Absolute symbol in range [0,2^64)
5201     ...
5202     !0 = !{ i64 0, i64 256 }
5203     !1 = !{ i64 -1, i64 -1 }
5205 '``callees``' Metadata
5206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5208 ``callees`` metadata may be attached to indirect call sites. If ``callees``
5209 metadata is attached to a call site, and any callee is not among the set of
5210 functions provided by the metadata, the behavior is undefined. The intent of
5211 this metadata is to facilitate optimizations such as indirect-call promotion.
5212 For example, in the code below, the call instruction may only target the
5213 ``add`` or ``sub`` functions:
5215 .. code-block:: llvm
5217     %result = call i64 %binop(i64 %x, i64 %y), !callees !0
5219     ...
5220     !0 = !{i64 (i64, i64)* @add, i64 (i64, i64)* @sub}
5222 '``callback``' Metadata
5223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5225 ``callback`` metadata may be attached to a function declaration, or definition.
5226 (Call sites are excluded only due to the lack of a use case.) For ease of
5227 exposition, we'll refer to the function annotated w/ metadata as a broker
5228 function. The metadata describes how the arguments of a call to the broker are
5229 in turn passed to the callback function specified by the metadata. Thus, the
5230 ``callback`` metadata provides a partial description of a call site inside the
5231 broker function with regards to the arguments of a call to the broker. The only
5232 semantic restriction on the broker function itself is that it is not allowed to
5233 inspect or modify arguments referenced in the ``callback`` metadata as
5234 pass-through to the callback function.
5236 The broker is not required to actually invoke the callback function at runtime.
5237 However, the assumptions about not inspecting or modifying arguments that would
5238 be passed to the specified callback function still hold, even if the callback
5239 function is not dynamically invoked. The broker is allowed to invoke the
5240 callback function more than once per invocation of the broker. The broker is
5241 also allowed to invoke (directly or indirectly) the function passed as a
5242 callback through another use. Finally, the broker is also allowed to relay the
5243 callback callee invocation to a different thread.
5245 The metadata is structured as follows: At the outer level, ``callback``
5246 metadata is a list of ``callback`` encodings. Each encoding starts with a
5247 constant ``i64`` which describes the argument position of the callback function
5248 in the call to the broker. The following elements, except the last, describe
5249 what arguments are passed to the callback function. Each element is again an
5250 ``i64`` constant identifying the argument of the broker that is passed through,
5251 or ``i64 -1`` to indicate an unknown or inspected argument. The order in which
5252 they are listed has to be the same in which they are passed to the callback
5253 callee. The last element of the encoding is a boolean which specifies how
5254 variadic arguments of the broker are handled. If it is true, all variadic
5255 arguments of the broker are passed through to the callback function *after* the
5256 arguments encoded explicitly before.
5258 In the code below, the ``pthread_create`` function is marked as a broker
5259 through the ``!callback !1`` metadata. In the example, there is only one
5260 callback encoding, namely ``!2``, associated with the broker. This encoding
5261 identifies the callback function as the second argument of the broker (``i64
5262 2``) and the sole argument of the callback function as the third one of the
5263 broker function (``i64 3``).
5265 .. FIXME why does the llvm-sphinx-docs builder give a highlighting
5266    error if the below is set to highlight as 'llvm', despite that we
5267    have misc.highlighting_failure set?
5269 .. code-block:: text
5271     declare !callback !1 dso_local i32 @pthread_create(i64*, %union.pthread_attr_t*, i8* (i8*)*, i8*)
5273     ...
5274     !2 = !{i64 2, i64 3, i1 false}
5275     !1 = !{!2}
5277 Another example is shown below. The callback callee is the second argument of
5278 the ``__kmpc_fork_call`` function (``i64 2``). The callee is given two unknown
5279 values (each identified by a ``i64 -1``) and afterwards all
5280 variadic arguments that are passed to the ``__kmpc_fork_call`` call (due to the
5281 final ``i1 true``).
5283 .. FIXME why does the llvm-sphinx-docs builder give a highlighting
5284    error if the below is set to highlight as 'llvm', despite that we
5285    have misc.highlighting_failure set?
5287 .. code-block:: text
5289     declare !callback !0 dso_local void @__kmpc_fork_call(%struct.ident_t*, i32, void (i32*, i32*, ...)*, ...)
5291     ...
5292     !1 = !{i64 2, i64 -1, i64 -1, i1 true}
5293     !0 = !{!1}
5296 '``unpredictable``' Metadata
5297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5299 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
5300 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
5301 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
5302 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
5303 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
5304 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
5306 .. _llvm.loop:
5308 '``llvm.loop``'
5309 ^^^^^^^^^^^^^^^
5311 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
5312 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
5313 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
5314 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
5315 specified with the name ``llvm.loop``.
5317 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
5318 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
5319 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
5320 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
5321 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
5322 constructs:
5324 .. code-block:: llvm
5326     !0 = !{!0}
5327     !1 = !{!1}
5329 The loop identifier metadata can be used to specify additional
5330 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
5331 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
5332 suggests an unroll factor to the loop unroller:
5334 .. code-block:: llvm
5336       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
5337     ...
5338     !0 = !{!0, !1}
5339     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5341 '``llvm.loop.disable_nonforced``'
5342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5344 This metadata disables all optional loop transformations unless
5345 explicitly instructed using other transformation metdata such as
5346 ``llvm.loop.unroll.enable``. That is, no heuristic will try to determine
5347 whether a transformation is profitable. The purpose is to avoid that the
5348 loop is transformed to a different loop before an explicitly requested
5349 (forced) transformation is applied. For instance, loop fusion can make
5350 other transformations impossible. Mandatory loop canonicalizations such
5351 as loop rotation are still applied.
5353 It is recommended to use this metadata in addition to any llvm.loop.*
5354 transformation directive. Also, any loop should have at most one
5355 directive applied to it (and a sequence of transformations built using
5356 followup-attributes). Otherwise, which transformation will be applied
5357 depends on implementation details such as the pass pipeline order.
5359 See :ref:`transformation-metadata` for details.
5361 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
5362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5364 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
5365 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
5366 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
5367 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
5368 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
5369 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
5370 it believes it is safe to do so. The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata
5371 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
5372 in determining the safety of these transformations.
5374 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
5375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5377 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
5378 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
5379 second operand is an integer specifying the interleave count. For
5380 example:
5382 .. code-block:: llvm
5384    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
5386 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
5387 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
5388 then the interleave count will be determined automatically.
5390 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
5391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5393 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
5394 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
5395 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
5396 0 disables vectorization:
5398 .. code-block:: llvm
5400    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
5401    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
5403 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
5404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5406 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
5407 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
5408 operand is an integer specifying the width. For example:
5410 .. code-block:: llvm
5412    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
5414 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
5415 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
5416 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
5417 determined automatically.
5419 '``llvm.loop.vectorize.followup_vectorized``' Metadata
5420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5422 This metadata defines which loop attributes the vectorized loop will
5423 have. See :ref:`transformation-metadata` for details.
5425 '``llvm.loop.vectorize.followup_epilogue``' Metadata
5426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5428 This metadata defines which loop attributes the epilogue will have. The
5429 epilogue is not vectorized and is executed when either the vectorized
5430 loop is not known to preserve semantics (because e.g., it processes two
5431 arrays that are found to alias by a runtime check) or for the last
5432 iterations that do not fill a complete set of vector lanes. See
5433 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5435 '``llvm.loop.vectorize.followup_all``' Metadata
5436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5438 Attributes in the metadata will be added to both the vectorized and
5439 epilogue loop.
5440 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5442 '``llvm.loop.unroll``'
5443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5445 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
5446 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
5447 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5448 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
5449 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
5450 optimizer believes it is safe to do so.
5452 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
5453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5455 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
5456 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
5457 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
5458 example:
5460 .. code-block:: llvm
5462    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5464 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5465 will be partially unrolled.
5467 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
5468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5470 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
5471 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
5473 .. code-block:: llvm
5475    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
5477 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
5478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5480 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
5481 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
5483 .. code-block:: llvm
5485    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
5487 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
5488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5490 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
5491 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
5492 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
5493 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
5495 .. code-block:: llvm
5497    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
5499 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
5500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5502 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
5503 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
5504 For example:
5506 .. code-block:: llvm
5508    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
5510 '``llvm.loop.unroll.followup``' Metadata
5511 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5513 This metadata defines which loop attributes the unrolled loop will have.
5514 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5516 '``llvm.loop.unroll.followup_remainder``' Metadata
5517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5519 This metadata defines which loop attributes the remainder loop after
5520 partial/runtime unrolling will have. See
5521 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5523 '``llvm.loop.unroll_and_jam``'
5524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5526 This metadata is treated very similarly to the ``llvm.loop.unroll`` metadata
5527 above, but affect the unroll and jam pass. In addition any loop with
5528 ``llvm.loop.unroll`` metadata but no ``llvm.loop.unroll_and_jam`` metadata will
5529 disable unroll and jam (so ``llvm.loop.unroll`` metadata will be left to the
5530 unroller, plus ``llvm.loop.unroll.disable`` metadata will disable unroll and jam
5531 too.)
5533 The metadata for unroll and jam otherwise is the same as for ``unroll``.
5534 ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``, ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable`` and
5535 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` do the same as for unroll.
5536 ``llvm.loop.unroll_and_jam.full`` is not supported. Again these are only hints
5537 and the normal safety checks will still be performed.
5539 '``llvm.loop.unroll_and_jam.count``' Metadata
5540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5542 This metadata suggests an unroll and jam factor to use, similarly to
5543 ``llvm.loop.unroll.count``. The first operand is the string
5544 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` and the second operand is a positive integer
5545 specifying the unroll factor. For example:
5547 .. code-block:: llvm
5549    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.count", i32 4}
5551 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5552 will be partially unroll and jammed.
5554 '``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``' Metadata
5555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5557 This metadata disables loop unroll and jamming. The metadata has a single
5558 operand which is the string ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``. For example:
5560 .. code-block:: llvm
5562    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.disable"}
5564 '``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``' Metadata
5565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5567 This metadata suggests that the loop should be fully unroll and jammed if the
5568 trip count is known at compile time and partially unrolled if the trip count is
5569 not known at compile time. The metadata has a single operand which is the
5570 string ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``.  For example:
5572 .. code-block:: llvm
5574    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.enable"}
5576 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_outer``' Metadata
5577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5579 This metadata defines which loop attributes the outer unrolled loop will
5580 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5581 details.
5583 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_inner``' Metadata
5584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5586 This metadata defines which loop attributes the inner jammed loop will
5587 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5588 details.
5590 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_outer``' Metadata
5591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5593 This metadata defines which attributes the epilogue of the outer loop
5594 will have. This loop is usually unrolled, meaning there is no such
5595 loop. This attribute will be ignored in this case. See
5596 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5598 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_inner``' Metadata
5599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5601 This metadata defines which attributes the inner loop of the epilogue
5602 will have. The outer epilogue will usually be unrolled, meaning there
5603 can be multiple inner remainder loops. See
5604 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5606 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_all``' Metadata
5607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5609 Attributes specified in the metadata is added to all
5610 ``llvm.loop.unroll_and_jam.*`` loops. See
5611 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5613 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
5614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5616 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
5617 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
5618 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
5620 .. code-block:: llvm
5622    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
5624 '``llvm.loop.distribute.enable``' Metadata
5625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5627 Loop distribution allows splitting a loop into multiple loops.  Currently,
5628 this is only performed if the entire loop cannot be vectorized due to unsafe
5629 memory dependencies.  The transformation will attempt to isolate the unsafe
5630 dependencies into their own loop.
5632 This metadata can be used to selectively enable or disable distribution of the
5633 loop.  The first operand is the string ``llvm.loop.distribute.enable`` and the
5634 second operand is a bit. If the bit operand value is 1 distribution is
5635 enabled. A value of 0 disables distribution:
5637 .. code-block:: llvm
5639    !0 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 0}
5640    !1 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 1}
5642 This metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5643 identification metadata.
5645 '``llvm.loop.distribute.followup_coincident``' Metadata
5646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5648 This metadata defines which attributes extracted loops with no cyclic
5649 dependencies will have (i.e. can be vectorized). See
5650 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5652 '``llvm.loop.distribute.followup_sequential``' Metadata
5653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5655 This metadata defines which attributes the isolated loops with unsafe
5656 memory dependencies will have. See
5657 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5659 '``llvm.loop.distribute.followup_fallback``' Metadata
5660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5662 If loop versioning is necessary, this metadata defined the attributes
5663 the non-distributed fallback version will have. See
5664 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5666 '``llvm.loop.distribute.followup_all``' Metadata
5667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5669 Thes attributes in this metdata is added to all followup loops of the
5670 loop distribution pass. See
5671 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5673 '``llvm.access.group``' Metadata
5674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5676 ``llvm.access.group`` metadata can be attached to any instruction that
5677 potentially accesses memory. It can point to a single distinct metadata
5678 node, which we call access group. This node represents all memory access
5679 instructions referring to it via ``llvm.access.group``. When an
5680 instruction belongs to multiple access groups, it can also point to a
5681 list of accesses groups, illustrated by the following example.
5683 .. code-block:: llvm
5685    %val = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !0
5686    ...
5687    !0 = !{!1, !2}
5688    !1 = distinct !{}
5689    !2 = distinct !{}
5691 It is illegal for the list node to be empty since it might be confused
5692 with an access group.
5694 The access group metadata node must be 'distinct' to avoid collapsing
5695 multiple access groups by content. A access group metadata node must
5696 always be empty which can be used to distinguish an access group
5697 metadata node from a list of access groups. Being empty avoids the
5698 situation that the content must be updated which, because metadata is
5699 immutable by design, would required finding and updating all references
5700 to the access group node.
5702 The access group can be used to refer to a memory access instruction
5703 without pointing to it directly (which is not possible in global
5704 metadata). Currently, the only metadata making use of it is
5705 ``llvm.loop.parallel_accesses``.
5707 '``llvm.loop.parallel_accesses``' Metadata
5708 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5710 The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata refers to one or more
5711 access group metadata nodes (see ``llvm.access.group``). It denotes that
5712 no loop-carried memory dependence exist between it and other instructions
5713 in the loop with this metadata.
5715 Let ``m1`` and ``m2`` be two instructions that both have the
5716 ``llvm.access.group`` metadata to the access group ``g1``, respectively
5717 ``g2`` (which might be identical). If a loop contains both access groups
5718 in its ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata, then the compiler can
5719 assume that there is no dependency between ``m1`` and ``m2`` carried by
5720 this loop. Instructions that belong to multiple access groups are
5721 considered having this property if at least one of the access groups
5722 matches the ``llvm.loop.parallel_accesses`` list.
5724 If all memory-accessing instructions in a loop have
5725 ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata that refers to that loop, then the
5726 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a
5727 parallel loop.
5729 Note that if not all memory access instructions belong to an access
5730 group referred to by ``llvm.loop.parallel_accesses``, then the loop must
5731 not be considered trivially parallel. Additional
5732 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
5733 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
5734 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
5735 insert new memory instructions into the loop body).
5737 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
5738 both ``llvm.access.group`` and ``llvm.loop.parallel_accesses``
5739 metadata types.
5741 .. code-block:: llvm
5743    for.body:
5744      ...
5745      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !1
5746      ...
5747      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !1
5748      ...
5749      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
5751    for.end:
5752    ...
5753    !0 = distinct !{!0, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !1}}
5754    !1 = distinct !{}
5756 It is also possible to have nested parallel loops:
5758 .. code-block:: llvm
5760    outer.for.body:
5761      ...
5762      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.access.group !4
5763      ...
5764      br label %inner.for.body
5766    inner.for.body:
5767      ...
5768      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !3
5769      ...
5770      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.access.group !3
5771      ...
5772      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
5774    inner.for.end:
5775      ...
5776      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.access.group !4
5777      ...
5778      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
5780    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
5781    ...
5782    !1 = distinct !{!1, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3}}     ; metadata for the inner loop
5783    !2 = distinct !{!2, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3, !4}} ; metadata for the outer loop
5784    !3 = distinct !{} ; access group for instructions in the inner loop (which are implicitly contained in outer loop as well)
5785    !4 = distinct !{} ; access group for instructions in the outer, but not the inner loop
5787 '``irr_loop``' Metadata
5788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5790 ``irr_loop`` metadata may be attached to the terminator instruction of a basic
5791 block that's an irreducible loop header (note that an irreducible loop has more
5792 than once header basic blocks.) If ``irr_loop`` metadata is attached to the
5793 terminator instruction of a basic block that is not really an irreducible loop
5794 header, the behavior is undefined. The intent of this metadata is to improve the
5795 accuracy of the block frequency propagation. For example, in the code below, the
5796 block ``header0`` may have a loop header weight (relative to the other headers of
5797 the irreducible loop) of 100:
5799 .. code-block:: llvm
5801     header0:
5802     ...
5803     br i1 %cmp, label %t1, label %t2, !irr_loop !0
5805     ...
5806     !0 = !{"loop_header_weight", i64 100}
5808 Irreducible loop header weights are typically based on profile data.
5810 '``invariant.group``' Metadata
5811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5813 The experimental ``invariant.group`` metadata may be attached to
5814 ``load``/``store`` instructions referencing a single metadata with no entries.
5815 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells
5816 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand
5817 can be assumed to load or store the same
5818 value (but see the ``llvm.launder.invariant.group`` intrinsic which affects
5819 when two pointers are considered the same). Pointers returned by bitcast or
5820 getelementptr with only zero indices are considered the same.
5822 Examples:
5824 .. code-block:: llvm
5826    @unknownPtr = external global i8
5827    ...
5828    %ptr = alloca i8
5829    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
5830    call void @foo(i8* %ptr)
5832    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
5833    call void @foo(i8* %ptr)
5835    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr)
5836    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
5838    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
5839    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
5841    call void @foo(i8* %ptr)
5842    %newPtr2 = call i8* @llvm.launder.invariant.group(i8* %ptr)
5843    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through launder.invariant.group to get value of %ptr
5845    ...
5846    declare void @foo(i8*)
5847    declare i8* @getPointer(i8*)
5848    declare i8* @llvm.launder.invariant.group(i8*)
5850    !0 = !{}
5852 The invariant.group metadata must be dropped when replacing one pointer by
5853 another based on aliasing information. This is because invariant.group is tied
5854 to the SSA value of the pointer operand.
5856 .. code-block:: llvm
5858   %v = load i8, i8* %x, !invariant.group !0
5859   ; if %x mustalias %y then we can replace the above instruction with
5860   %v = load i8, i8* %y
5862 Note that this is an experimental feature, which means that its semantics might
5863 change in the future.
5865 '``type``' Metadata
5866 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5868 See :doc:`TypeMetadata`.
5870 '``associated``' Metadata
5871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5873 The ``associated`` metadata may be attached to a global object
5874 declaration with a single argument that references another global object.
5876 This metadata prevents discarding of the global object in linker GC
5877 unless the referenced object is also discarded. The linker support for
5878 this feature is spotty. For best compatibility, globals carrying this
5879 metadata may also:
5881 - Be in a comdat with the referenced global.
5882 - Be in @llvm.compiler.used.
5883 - Have an explicit section with a name which is a valid C identifier.
5885 It does not have any effect on non-ELF targets.
5887 Example:
5889 .. code-block:: text
5891     $a = comdat any
5892     @a = global i32 1, comdat $a
5893     @b = internal global i32 2, comdat $a, section "abc", !associated !0
5894     !0 = !{i32* @a}
5897 '``prof``' Metadata
5898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5900 The ``prof`` metadata is used to record profile data in the IR.
5901 The first operand of the metadata node indicates the profile metadata
5902 type. There are currently 3 types:
5903 :ref:`branch_weights<prof_node_branch_weights>`,
5904 :ref:`function_entry_count<prof_node_function_entry_count>`, and
5905 :ref:`VP<prof_node_VP>`.
5907 .. _prof_node_branch_weights:
5909 branch_weights
5910 """"""""""""""
5912 Branch weight metadata attached to a branch, select, switch or call instruction
5913 represents the likeliness of the associated branch being taken.
5914 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5916 .. _prof_node_function_entry_count:
5918 function_entry_count
5919 """"""""""""""""""""
5921 Function entry count metadata can be attached to function definitions
5922 to record the number of times the function is called. Used with BFI
5923 information, it is also used to derive the basic block profile count.
5924 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5926 .. _prof_node_VP:
5931 VP (value profile) metadata can be attached to instructions that have
5932 value profile information. Currently this is indirect calls (where it
5933 records the hottest callees) and calls to memory intrinsics such as memcpy,
5934 memmove, and memset (where it records the hottest byte lengths).
5936 Each VP metadata node contains "VP" string, then a uint32_t value for the value
5937 profiling kind, a uint64_t value for the total number of times the instruction
5938 is executed, followed by uint64_t value and execution count pairs.
5939 The value profiling kind is 0 for indirect call targets and 1 for memory
5940 operations. For indirect call targets, each profile value is a hash
5941 of the callee function name, and for memory operations each value is the
5942 byte length.
5944 Note that the value counts do not need to add up to the total count
5945 listed in the third operand (in practice only the top hottest values
5946 are tracked and reported).
5948 Indirect call example:
5950 .. code-block:: llvm
5952     call void %f(), !prof !1
5953     !1 = !{!"VP", i32 0, i64 1600, i64 7651369219802541373, i64 1030, i64 -4377547752858689819, i64 410}
5955 Note that the VP type is 0 (the second operand), which indicates this is
5956 an indirect call value profile data. The third operand indicates that the
5957 indirect call executed 1600 times. The 4th and 6th operands give the
5958 hashes of the 2 hottest target functions' names (this is the same hash used
5959 to represent function names in the profile database), and the 5th and 7th
5960 operands give the execution count that each of the respective prior target
5961 functions was called.
5963 Module Flags Metadata
5964 =====================
5966 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
5967 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
5968 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
5969 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
5970 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
5971 look it up.
5973 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
5974 Each triplet has the following form:
5976 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
5977    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
5978    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
5979    described below.
5980 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
5981    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
5982    including entries with the **Require** behavior).
5983 -  The third element is the value of the flag.
5985 When two (or more) modules are merged together, the resulting
5986 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
5987 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
5988 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
5989 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
5990 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
5992 The following behaviors are supported:
5994 .. list-table::
5995    :header-rows: 1
5996    :widths: 10 90
5998    * - Value
5999      - Behavior
6001    * - 1
6002      - **Error**
6003            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
6004            is that of the operands.
6006    * - 2
6007      - **Warning**
6008            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
6009            operand for the flag from the first module being linked.
6011    * - 3
6012      - **Require**
6013            Adds a requirement that another module flag be present and have a
6014            specified value after linking is performed. The value must be a
6015            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
6016            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
6017            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
6018            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
6019            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
6021    * - 4
6022      - **Override**
6023            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
6024            other module. If both modules specify **Override**, but the values
6025            differ, an error will be emitted.
6027    * - 5
6028      - **Append**
6029            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
6031    * - 6
6032      - **AppendUnique**
6033            Appends the two values, which are required to be metadata
6034            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
6035            during the append operation.
6037    * - 7
6038      - **Max**
6039            Takes the max of the two values, which are required to be integers.
6041 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
6042 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
6043 value) or **Override**.
6045 An example of module flags:
6047 .. code-block:: llvm
6049     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
6050     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
6051     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
6052     !3 = !{ i32 3, !"qux",
6053       !{
6054         !"foo", i32 1
6055       }
6056     }
6057     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
6059 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
6060    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
6061    values are not equal.
6063 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
6064    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
6065    '37'.
6067 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
6068    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
6069    warning if their values are not equal.
6071 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
6073    ::
6075        !{ !"foo", i32 1 }
6077    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
6078    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
6079    performed.
6081 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
6082 ----------------------------------------------------
6084 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
6085 collection in a special section called "image info". The metadata
6086 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
6087 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
6088 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
6089 be merged rather than appended together.
6091 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
6092 following key-value pairs:
6094 .. list-table::
6095    :header-rows: 1
6096    :widths: 30 70
6098    * - Key
6099      - Value
6101    * - ``Objective-C Version``
6102      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
6104    * - ``Objective-C Image Info Version``
6105      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
6106        always 0.
6108    * - ``Objective-C Image Info Section``
6109      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
6110        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
6111        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
6112        Objective-C ABI version 2.
6114    * - ``Objective-C Garbage Collection``
6115      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
6116        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
6117        collection supported.
6119    * - ``Objective-C GC Only``
6120      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
6121        If present, its value must be 6. This flag requires that the
6122        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
6124 Some important flag interactions:
6126 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
6127    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
6128    2, then the resulting module has the
6129    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
6130 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
6131    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
6133 C type width Module Flags Metadata
6134 ----------------------------------
6136 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
6137 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
6138 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
6139 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
6140 width.
6142 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
6143 flags metadata, using the following key-value pairs:
6145 .. list-table::
6146    :header-rows: 1
6147    :widths: 30 70
6149    * - Key
6150      - Value
6152    * - short_wchar
6153      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
6154        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
6156    * - short_enum
6157      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
6158        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
6159          represent all of its values.
6161 For example, the following metadata section specifies that the module was
6162 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
6163 enum is the smallest type which can represent all of its values::
6165     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
6166     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
6167     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
6169 Automatic Linker Flags Named Metadata
6170 =====================================
6172 Some targets support embedding of flags to the linker inside individual object
6173 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
6174 allow source files to contain linker command line options, and have these
6175 automatically be transmitted to the linker via object files.
6177 These flags are encoded in the IR using named metadata with the name
6178 ``!llvm.linker.options``. Each operand is expected to be a metadata node
6179 which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
6180 list of metadata strings defining linker options.
6182 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
6183 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
6184 framework::
6186     !0 = !{ !"-lz" }
6187     !1 = !{ !"-framework", !"Cocoa" }
6188     !llvm.linker.options = !{ !0, !1 }
6190 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
6191 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
6192 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
6193 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
6194 assembly writer or object file emitter.
6196 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
6197 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
6198 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
6200 Dependent Libs Named Metadata
6201 =============================
6203 Some targets support embedding of strings into object files to indicate
6204 a set of libraries to add to the link. Typically this is used in conjunction
6205 with language extensions which allow source files to explicitly declare the
6206 libraries they depend on, and have these automatically be transmitted to the
6207 linker via object files.
6209 The list is encoded in the IR using named metadata with the name
6210 ``!llvm.dependent-libraries``. Each operand is expected to be a metadata node
6211 which should contain a single string operand.
6213 For example, the following metadata section contains two library specfiers::
6215     !0 = !{!"a library specifier"}
6216     !1 = !{!"another library specifier"}
6217     !llvm.dependent-libraries = !{ !0, !1 }
6219 Each library specifier will be handled independently by the consuming linker.
6220 The effect of the library specifiers are defined by the consuming linker.
6222 .. _summary:
6224 ThinLTO Summary
6225 ===============
6227 Compiling with `ThinLTO <https://clang.llvm.org/docs/ThinLTO.html>`_
6228 causes the building of a compact summary of the module that is emitted into
6229 the bitcode. The summary is emitted into the LLVM assembly and identified
6230 in syntax by a caret ('``^``').
6232 The summary is parsed into a bitcode output, along with the Module
6233 IR, via the "``llvm-as``" tool. Tools that parse the Module IR for the purposes
6234 of optimization (e.g. "``clang -x ir``" and "``opt``"), will ignore the
6235 summary entries (just as they currently ignore summary entries in a bitcode
6236 input file).
6238 Eventually, the summary will be parsed into a ModuleSummaryIndex object under
6239 the same conditions where summary index is currently built from bitcode.
6240 Specifically, tools that test the Thin Link portion of a ThinLTO compile
6241 (i.e. llvm-lto and llvm-lto2), or when parsing a combined index
6242 for a distributed ThinLTO backend via clang's "``-fthinlto-index=<>``" flag
6243 (this part is not yet implemented, use llvm-as to create a bitcode object
6244 before feeding into thin link tools for now).
6246 There are currently 3 types of summary entries in the LLVM assembly:
6247 :ref:`module paths<module_path_summary>`,
6248 :ref:`global values<gv_summary>`, and
6249 :ref:`type identifiers<typeid_summary>`.
6251 .. _module_path_summary:
6253 Module Path Summary Entry
6254 -------------------------
6256 Each module path summary entry lists a module containing global values included
6257 in the summary. For a single IR module there will be one such entry, but
6258 in a combined summary index produced during the thin link, there will be
6259 one module path entry per linked module with summary.
6261 Example:
6263 .. code-block:: text
6265     ^0 = module: (path: "/path/to/file.o", hash: (2468601609, 1329373163, 1565878005, 638838075, 3148790418))
6267 The ``path`` field is a string path to the bitcode file, and the ``hash``
6268 field is the 160-bit SHA-1 hash of the IR bitcode contents, used for
6269 incremental builds and caching.
6271 .. _gv_summary:
6273 Global Value Summary Entry
6274 --------------------------
6276 Each global value summary entry corresponds to a global value defined or
6277 referenced by a summarized module.
6279 Example:
6281 .. code-block:: text
6283     ^4 = gv: (name: "f"[, summaries: (Summary)[, (Summary)]*]?) ; guid = 14740650423002898831
6285 For declarations, there will not be a summary list. For definitions, a
6286 global value will contain a list of summaries, one per module containing
6287 a definition. There can be multiple entries in a combined summary index
6288 for symbols with weak linkage.
6290 Each ``Summary`` format will depend on whether the global value is a
6291 :ref:`function<function_summary>`, :ref:`variable<variable_summary>`, or
6292 :ref:`alias<alias_summary>`.
6294 .. _function_summary:
6296 Function Summary
6297 ^^^^^^^^^^^^^^^^
6299 If the global value is a function, the ``Summary`` entry will look like:
6301 .. code-block:: text
6303     function: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), insts: 2[, FuncFlags]?[, Calls]?[, TypeIdInfo]?[, Refs]?
6305 The ``module`` field includes the summary entry id for the module containing
6306 this definition, and the ``flags`` field contains information such as
6307 the linkage type, a flag indicating whether it is legal to import the
6308 definition, whether it is globally live and whether the linker resolved it
6309 to a local definition (the latter two are populated during the thin link).
6310 The ``insts`` field contains the number of IR instructions in the function.
6311 Finally, there are several optional fields: :ref:`FuncFlags<funcflags_summary>`,
6312 :ref:`Calls<calls_summary>`, :ref:`TypeIdInfo<typeidinfo_summary>`,
6313 :ref:`Refs<refs_summary>`.
6315 .. _variable_summary:
6317 Global Variable Summary
6318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6320 If the global value is a variable, the ``Summary`` entry will look like:
6322 .. code-block:: text
6324     variable: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0)[, Refs]?
6326 The variable entry contains a subset of the fields in a
6327 :ref:`function summary <function_summary>`, see the descriptions there.
6329 .. _alias_summary:
6331 Alias Summary
6332 ^^^^^^^^^^^^^
6334 If the global value is an alias, the ``Summary`` entry will look like:
6336 .. code-block:: text
6338     alias: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), aliasee: ^2)
6340 The ``module`` and ``flags`` fields are as described for a
6341 :ref:`function summary <function_summary>`. The ``aliasee`` field
6342 contains a reference to the global value summary entry of the aliasee.
6344 .. _funcflags_summary:
6346 Function Flags
6347 ^^^^^^^^^^^^^^
6349 The optional ``FuncFlags`` field looks like:
6351 .. code-block:: text
6353     funcFlags: (readNone: 0, readOnly: 0, noRecurse: 0, returnDoesNotAlias: 0)
6355 If unspecified, flags are assumed to hold the conservative ``false`` value of
6356 ``0``.
6358 .. _calls_summary:
6360 Calls
6361 ^^^^^
6363 The optional ``Calls`` field looks like:
6365 .. code-block:: text
6367     calls: ((Callee)[, (Callee)]*)
6369 where each ``Callee`` looks like:
6371 .. code-block:: text
6373     callee: ^1[, hotness: None]?[, relbf: 0]?
6375 The ``callee`` refers to the summary entry id of the callee. At most one
6376 of ``hotness`` (which can take the values ``Unknown``, ``Cold``, ``None``,
6377 ``Hot``, and ``Critical``), and ``relbf`` (which holds the integer
6378 branch frequency relative to the entry frequency, scaled down by 2^8)
6379 may be specified. The defaults are ``Unknown`` and ``0``, respectively.
6381 .. _refs_summary:
6383 Refs
6384 ^^^^
6386 The optional ``Refs`` field looks like:
6388 .. code-block:: text
6390     refs: ((Ref)[, (Ref)]*)
6392 where each ``Ref`` contains a reference to the summary id of the referenced
6393 value (e.g. ``^1``).
6395 .. _typeidinfo_summary:
6397 TypeIdInfo
6398 ^^^^^^^^^^
6400 The optional ``TypeIdInfo`` field, used for
6401 `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6402 looks like:
6404 .. code-block:: text
6406     typeIdInfo: [(TypeTests)]?[, (TypeTestAssumeVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadVCalls)]?[, (TypeTestAssumeConstVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadConstVCalls)]?
6408 These optional fields have the following forms:
6410 TypeTests
6411 """""""""
6413 .. code-block:: text
6415     typeTests: (TypeIdRef[, TypeIdRef]*)
6417 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6418 by summary id or ``GUID``.
6420 TypeTestAssumeVCalls
6421 """"""""""""""""""""
6423 .. code-block:: text
6425     typeTestAssumeVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6427 Where each VFuncId has the format:
6429 .. code-block:: text
6431     vFuncId: (TypeIdRef, offset: 16)
6433 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6434 by summary id or ``GUID`` preceeded by a ``guid:`` tag.
6436 TypeCheckedLoadVCalls
6437 """""""""""""""""""""
6439 .. code-block:: text
6441     typeCheckedLoadVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6443 Where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``.
6445 TypeTestAssumeConstVCalls
6446 """""""""""""""""""""""""
6448 .. code-block:: text
6450     typeTestAssumeConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6452 Where each ConstVCall has the format:
6454 .. code-block:: text
6456     (VFuncId, args: (Arg[, Arg]*))
6458 and where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``,
6459 and each Arg is an integer argument number.
6461 TypeCheckedLoadConstVCalls
6462 """"""""""""""""""""""""""
6464 .. code-block:: text
6466     typeCheckedLoadConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6468 Where each ConstVCall has the format described for
6469 ``TypeTestAssumeConstVCalls``.
6471 .. _typeid_summary:
6473 Type ID Summary Entry
6474 ---------------------
6476 Each type id summary entry corresponds to a type identifier resolution
6477 which is generated during the LTO link portion of the compile when building
6478 with `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6479 so these are only present in a combined summary index.
6481 Example:
6483 .. code-block:: text
6485     ^4 = typeid: (name: "_ZTS1A", summary: (typeTestRes: (kind: allOnes, sizeM1BitWidth: 7[, alignLog2: 0]?[, sizeM1: 0]?[, bitMask: 0]?[, inlineBits: 0]?)[, WpdResolutions]?)) ; guid = 7004155349499253778
6487 The ``typeTestRes`` gives the type test resolution ``kind`` (which may
6488 be ``unsat``, ``byteArray``, ``inline``, ``single``, or ``allOnes``), and
6489 the ``size-1`` bit width. It is followed by optional flags, which default to 0,
6490 and an optional WpdResolutions (whole program devirtualization resolution)
6491 field that looks like:
6493 .. code-block:: text
6495     wpdResolutions: ((offset: 0, WpdRes)[, (offset: 1, WpdRes)]*
6497 where each entry is a mapping from the given byte offset to the whole-program
6498 devirtualization resolution WpdRes, that has one of the following formats:
6500 .. code-block:: text
6502     wpdRes: (kind: branchFunnel)
6503     wpdRes: (kind: singleImpl, singleImplName: "_ZN1A1nEi")
6504     wpdRes: (kind: indir)
6506 Additionally, each wpdRes has an optional ``resByArg`` field, which
6507 describes the resolutions for calls with all constant integer arguments:
6509 .. code-block:: text
6511     resByArg: (ResByArg[, ResByArg]*)
6513 where ResByArg is:
6515 .. code-block:: text
6517     args: (Arg[, Arg]*), byArg: (kind: UniformRetVal[, info: 0][, byte: 0][, bit: 0])
6519 Where the ``kind`` can be ``Indir``, ``UniformRetVal``, ``UniqueRetVal``
6520 or ``VirtualConstProp``. The ``info`` field is only used if the kind
6521 is ``UniformRetVal`` (indicates the uniform return value), or
6522 ``UniqueRetVal`` (holds the return value associated with the unique vtable
6523 (0 or 1)). The ``byte`` and ``bit`` fields are only used if the target does
6524 not support the use of absolute symbols to store constants.
6526 .. _intrinsicglobalvariables:
6528 Intrinsic Global Variables
6529 ==========================
6531 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
6532 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
6533 All globals of this sort should have a section specified as
6534 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
6535 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
6537 .. _gv_llvmused:
6539 The '``llvm.used``' Global Variable
6540 -----------------------------------
6542 The ``@llvm.used`` global is an array which has
6543 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
6544 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
6545 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
6546 use of it is:
6548 .. code-block:: llvm
6550     @X = global i8 4
6551     @Y = global i32 123
6553     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
6554        i8* @X,
6555        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
6556     ], section "llvm.metadata"
6558 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
6559 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
6560 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
6561 a variable has internal linkage and no references other than that from the
6562 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
6563 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
6564 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
6566 On some targets, the code generator must emit a directive to the
6567 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
6568 molesting the symbol.
6570 .. _gv_llvmcompilerused:
6572 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
6573 --------------------------------------------
6575 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
6576 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
6577 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
6578 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
6579 by ``@llvm.used``.
6581 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
6582 and should not be exposed to source languages.
6584 .. _gv_llvmglobalctors:
6586 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
6587 -------------------------------------------
6589 .. code-block:: llvm
6591     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6592     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
6594 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
6595 functions, priorities, and an associated global or function.
6596 The functions referenced by this array will be called in ascending order
6597 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
6598 functions with the same priority is not defined.
6600 If the third field is non-null, and points to a global variable
6601 or function, the initializer function will only run if the associated
6602 data from the current module is not discarded.
6604 .. _llvmglobaldtors:
6606 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
6607 -------------------------------------------
6609 .. code-block:: llvm
6611     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6612     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
6614 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
6615 functions, priorities, and an associated global or function.
6616 The functions referenced by this array will be called in descending
6617 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
6618 order of functions with the same priority is not defined.
6620 If the third field is non-null, and points to a global variable
6621 or function, the destructor function will only run if the associated
6622 data from the current module is not discarded.
6624 Instruction Reference
6625 =====================
6627 The LLVM instruction set consists of several different classifications
6628 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
6629 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
6630 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
6631 :ref:`other instructions <otherops>`.
6633 .. _terminators:
6635 Terminator Instructions
6636 -----------------------
6638 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
6639 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
6640 block should be executed after the current block is finished. These
6641 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
6642 control flow, not values (the one exception being the
6643 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
6645 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
6646 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
6647 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
6648 ':ref:`callbr <i_callbr>`'
6649 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
6650 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
6651 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
6652 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
6654 .. _i_ret:
6656 '``ret``' Instruction
6657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6659 Syntax:
6660 """""""
6664       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
6665       ret void                 ; Return from void function
6667 Overview:
6668 """""""""
6670 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
6671 a value) from a function back to the caller.
6673 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
6674 value and then causes control flow, and one that just causes control
6675 flow to occur.
6677 Arguments:
6678 """"""""""
6680 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
6681 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
6682 class <t_firstclass>`' type.
6684 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it has a non-void
6685 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
6686 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
6687 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
6688 value.
6690 Semantics:
6691 """"""""""
6693 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
6694 the calling function's context. If the caller is a
6695 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
6696 instruction after the call. If the caller was an
6697 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
6698 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
6699 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
6700 value.
6702 Example:
6703 """"""""
6705 .. code-block:: llvm
6707       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
6708       ret void                        ; Return from a void function
6709       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
6711 .. _i_br:
6713 '``br``' Instruction
6714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6716 Syntax:
6717 """""""
6721       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
6722       br label <dest>          ; Unconditional branch
6724 Overview:
6725 """""""""
6727 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
6728 different basic block in the current function. There are two forms of
6729 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
6730 unconditional branch.
6732 Arguments:
6733 """"""""""
6735 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
6736 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
6737 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
6739 Semantics:
6740 """"""""""
6742 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
6743 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
6744 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
6745 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
6747 Example:
6748 """"""""
6750 .. code-block:: llvm
6752     Test:
6753       %cond = icmp eq i32 %a, %b
6754       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
6755     IfEqual:
6756       ret i32 1
6757     IfUnequal:
6758       ret i32 0
6760 .. _i_switch:
6762 '``switch``' Instruction
6763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6765 Syntax:
6766 """""""
6770       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
6772 Overview:
6773 """""""""
6775 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
6776 several different places. It is a generalization of the '``br``'
6777 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
6778 destinations.
6780 Arguments:
6781 """"""""""
6783 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
6784 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
6785 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
6786 is not allowed to contain duplicate constant entries.
6788 Semantics:
6789 """"""""""
6791 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
6792 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
6793 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
6794 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
6795 to the default destination.
6797 Implementation:
6798 """""""""""""""
6800 Depending on properties of the target machine and the particular
6801 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
6802 different ways. For example, it could be generated as a series of
6803 chained conditional branches or with a lookup table.
6805 Example:
6806 """"""""
6808 .. code-block:: llvm
6810      ; Emulate a conditional br instruction
6811      %Val = zext i1 %value to i32
6812      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
6814      ; Emulate an unconditional br instruction
6815      switch i32 0, label %dest [ ]
6817      ; Implement a jump table:
6818      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
6819                                          i32 1, label %onone
6820                                          i32 2, label %ontwo ]
6822 .. _i_indirectbr:
6824 '``indirectbr``' Instruction
6825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6827 Syntax:
6828 """""""
6832       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
6834 Overview:
6835 """""""""
6837 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6838 label within the current function, whose address is specified by
6839 "``address``". Address must be derived from a
6840 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6842 Arguments:
6843 """"""""""
6845 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6846 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6847 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6848 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6850 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6851 accurate understanding of the CFG.
6853 Semantics:
6854 """"""""""
6856 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6857 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6858 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
6859 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
6861 Implementation:
6862 """""""""""""""
6864 This is typically implemented with a jump through a register.
6866 Example:
6867 """"""""
6869 .. code-block:: llvm
6871      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
6873 .. _i_invoke:
6875 '``invoke``' Instruction
6876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6878 Syntax:
6879 """""""
6883       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6884                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
6886 Overview:
6887 """""""""
6889 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
6890 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6891 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
6892 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
6893 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
6894 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
6895 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
6896 nearest "exception" label.
6898 The '``exception``' label is a `landing
6899 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
6900 '``exception``' label is required to have the
6901 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
6902 information about the behavior of the program after unwinding happens,
6903 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
6904 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
6905 instruction, so that the important information contained within the
6906 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
6908 Arguments:
6909 """"""""""
6911 This instruction requires several arguments:
6913 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6914    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6915    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6916 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6917    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6918    are valid here.
6919 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
6920    of the called function. If it is not specified, the program address space
6921    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
6922 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6923    type of the return value. Functions that return no value are marked
6924    ``void``.
6925 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
6926    argument types must match the types implied by this signature. This
6927    type can be omitted if the function is not varargs.
6928 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6929    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6930    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6931    to function value.
6932 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6933    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6934    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6935    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6936    extra arguments can be specified.
6937 #. '``normal label``': the label reached when the called function
6938    executes a '``ret``' instruction.
6939 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
6940    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
6941    mechanism.
6942 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
6943 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
6945 Semantics:
6946 """"""""""
6948 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
6949 instruction in most regards. The primary difference is that it
6950 establishes an association with a label, which is used by the runtime
6951 library to unwind the stack.
6953 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
6954 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
6955 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
6956 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
6958 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
6959 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
6960 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
6961 return value is available.
6963 Example:
6964 """"""""
6966 .. code-block:: llvm
6968       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
6969                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6970       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
6971                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6973 .. _i_callbr:
6975 '``callbr``' Instruction
6976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6978 Syntax:
6979 """""""
6983       <result> = callbr [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6984                     [operand bundles] to label <normal label> or jump [other labels]
6986 Overview:
6987 """""""""
6989 The '``callbr``' instruction causes control to transfer to a specified
6990 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6991 '``normal``' label or one of the '``other``' labels.
6993 This instruction should only be used to implement the "goto" feature of gcc
6994 style inline assembly. Any other usage is an error in the IR verifier.
6996 Arguments:
6997 """"""""""
6999 This instruction requires several arguments:
7001 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7002    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7003    specified, the call defaults to using C calling conventions.
7004 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7005    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7006    are valid here.
7007 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
7008    of the called function. If it is not specified, the program address space
7009    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
7010 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7011    type of the return value. Functions that return no value are marked
7012    ``void``.
7013 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
7014    argument types must match the types implied by this signature. This
7015    type can be omitted if the function is not varargs.
7016 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7017    be called. In most cases, this is a direct function call, but
7018    indirect ``callbr``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7019    to function value.
7020 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7021    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7022    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7023    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7024    extra arguments can be specified.
7025 #. '``normal label``': the label reached when the called function
7026    executes a '``ret``' instruction.
7027 #. '``other labels``': the labels reached when a callee transfers control
7028    to a location other than the normal '``normal label``'
7029 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
7030 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
7032 Semantics:
7033 """"""""""
7035 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
7036 instruction in most regards. The primary difference is that it
7037 establishes an association with additional labels to define where control
7038 flow goes after the call.
7040 The only use of this today is to implement the "goto" feature of gcc inline
7041 assembly where additional labels can be provided as locations for the inline
7042 assembly to jump to.
7044 Example:
7045 """"""""
7047 .. code-block:: text
7049       callbr void asm "", "r,x"(i32 %x, i8 *blockaddress(@foo, %fail))
7050                   to label %normal or jump [label %fail]
7052 .. _i_resume:
7054 '``resume``' Instruction
7055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7057 Syntax:
7058 """""""
7062       resume <type> <value>
7064 Overview:
7065 """""""""
7067 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
7068 successors.
7070 Arguments:
7071 """"""""""
7073 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
7074 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
7075 function.
7077 Semantics:
7078 """"""""""
7080 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
7081 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
7082 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
7084 Example:
7085 """"""""
7087 .. code-block:: llvm
7089       resume { i8*, i32 } %exn
7091 .. _i_catchswitch:
7093 '``catchswitch``' Instruction
7094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7096 Syntax:
7097 """""""
7101       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
7102       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
7104 Overview:
7105 """""""""
7107 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
7108 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
7109 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
7111 Arguments:
7112 """"""""""
7114 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
7115 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
7116 this operand may be the token ``none``.
7118 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
7119 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
7120 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
7121 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
7123 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
7124 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
7126 Semantics:
7127 """"""""""
7129 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
7130 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
7131 present.
7133 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
7134 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
7135 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
7137 Example:
7138 """"""""
7140 .. code-block:: text
7142     dispatch1:
7143       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
7144     dispatch2:
7145       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
7147 .. _i_catchret:
7149 '``catchret``' Instruction
7150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7152 Syntax:
7153 """""""
7157       catchret from <token> to label <normal>
7159 Overview:
7160 """""""""
7162 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
7163 single successor.
7166 Arguments:
7167 """"""""""
7169 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
7170 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
7171 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
7172 transfer to next.
7174 Semantics:
7175 """"""""""
7177 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
7178 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
7179 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
7180 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
7181 ``normal``.
7183 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
7184 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
7185 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
7186 the ``catchret``'s behavior is undefined.
7188 Example:
7189 """"""""
7191 .. code-block:: text
7193       catchret from %catch label %continue
7195 .. _i_cleanupret:
7197 '``cleanupret``' Instruction
7198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7200 Syntax:
7201 """""""
7205       cleanupret from <value> unwind label <continue>
7206       cleanupret from <value> unwind to caller
7208 Overview:
7209 """""""""
7211 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
7212 an optional successor.
7215 Arguments:
7216 """"""""""
7218 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
7219 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
7220 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
7221 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
7222 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
7224 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
7225 which must be the label of another basic block beginning with either a
7226 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
7227 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
7228 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
7230 Semantics:
7231 """"""""""
7233 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
7234 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
7235 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
7236 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
7238 Example:
7239 """"""""
7241 .. code-block:: text
7243       cleanupret from %cleanup unwind to caller
7244       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
7246 .. _i_unreachable:
7248 '``unreachable``' Instruction
7249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7251 Syntax:
7252 """""""
7256       unreachable
7258 Overview:
7259 """""""""
7261 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
7262 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
7263 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
7264 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
7266 Semantics:
7267 """"""""""
7269 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
7271 .. _unaryops:
7273 Unary Operations
7274 -----------------
7276 Unary operators require a single operand, execute an operation on
7277 it, and produce a single value. The operand might represent multiple
7278 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7279 result value has the same type as its operand.
7281 .. _i_fneg:
7283 '``fneg``' Instruction
7284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7286 Syntax:
7287 """""""
7291       <result> = fneg [fast-math flags]* <ty> <op1>   ; yields ty:result
7293 Overview:
7294 """""""""
7296 The '``fneg``' instruction returns the negation of its operand.
7298 Arguments:
7299 """"""""""
7301 The argument to the '``fneg``' instruction must be a
7302 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7303 floating-point values.
7305 Semantics:
7306 """"""""""
7308 The value produced is a copy of the operand with its sign bit flipped.
7309 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7310 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7311 unsafe floating-point optimizations:
7313 Example:
7314 """"""""
7316 .. code-block:: text
7318       <result> = fneg float %val          ; yields float:result = -%var
7320 .. _binaryops:
7322 Binary Operations
7323 -----------------
7325 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
7326 They require two operands of the same type, execute an operation on
7327 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
7328 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7329 result value has the same type as its operands.
7331 There are several different binary operators:
7333 .. _i_add:
7335 '``add``' Instruction
7336 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7338 Syntax:
7339 """""""
7343       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7344       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7345       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7346       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7348 Overview:
7349 """""""""
7351 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
7353 Arguments:
7354 """"""""""
7356 The two arguments to the '``add``' instruction must be
7357 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7358 arguments must have identical types.
7360 Semantics:
7361 """"""""""
7363 The value produced is the integer sum of the two operands.
7365 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
7366 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7367 the result.
7369 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7370 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7372 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7373 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7374 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7375 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7377 Example:
7378 """"""""
7380 .. code-block:: text
7382       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
7384 .. _i_fadd:
7386 '``fadd``' Instruction
7387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7389 Syntax:
7390 """""""
7394       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7396 Overview:
7397 """""""""
7399 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
7401 Arguments:
7402 """"""""""
7404 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be
7405 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7406 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7408 Semantics:
7409 """"""""""
7411 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
7412 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7413 environment <floatenv>`.
7414 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7415 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7416 unsafe floating-point optimizations:
7418 Example:
7419 """"""""
7421 .. code-block:: text
7423       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
7425 '``sub``' Instruction
7426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7428 Syntax:
7429 """""""
7433       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7434       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7435       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7436       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7438 Overview:
7439 """""""""
7441 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
7443 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
7444 instruction present in most other intermediate representations.
7446 Arguments:
7447 """"""""""
7449 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
7450 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7451 arguments must have identical types.
7453 Semantics:
7454 """"""""""
7456 The value produced is the integer difference of the two operands.
7458 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
7459 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7460 the result.
7462 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7463 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7465 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7466 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7467 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7468 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7470 Example:
7471 """"""""
7473 .. code-block:: text
7475       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
7476       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
7478 .. _i_fsub:
7480 '``fsub``' Instruction
7481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7483 Syntax:
7484 """""""
7488       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7490 Overview:
7491 """""""""
7493 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
7495 Arguments:
7496 """"""""""
7498 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be
7499 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7500 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7502 Semantics:
7503 """"""""""
7505 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
7506 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7507 environment <floatenv>`.
7508 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7509 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7510 unsafe floating-point optimizations:
7512 Example:
7513 """"""""
7515 .. code-block:: text
7517       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
7518       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
7520 '``mul``' Instruction
7521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7523 Syntax:
7524 """""""
7528       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7529       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7530       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7531       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7533 Overview:
7534 """""""""
7536 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
7538 Arguments:
7539 """"""""""
7541 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
7542 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7543 arguments must have identical types.
7545 Semantics:
7546 """"""""""
7548 The value produced is the integer product of the two operands.
7550 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
7551 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
7552 bit width of the result.
7554 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
7555 result is the same width as the operands, this instruction returns the
7556 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
7557 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
7558 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
7559 product.
7561 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7562 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7563 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7564 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7566 Example:
7567 """"""""
7569 .. code-block:: text
7571       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
7573 .. _i_fmul:
7575 '``fmul``' Instruction
7576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7578 Syntax:
7579 """""""
7583       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7585 Overview:
7586 """""""""
7588 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
7590 Arguments:
7591 """"""""""
7593 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be
7594 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7595 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7597 Semantics:
7598 """"""""""
7600 The value produced is the floating-point product of the two operands.
7601 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7602 environment <floatenv>`.
7603 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7604 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7605 unsafe floating-point optimizations:
7607 Example:
7608 """"""""
7610 .. code-block:: text
7612       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
7614 '``udiv``' Instruction
7615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7617 Syntax:
7618 """""""
7622       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7623       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7625 Overview:
7626 """""""""
7628 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7630 Arguments:
7631 """"""""""
7633 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
7634 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7635 arguments must have identical types.
7637 Semantics:
7638 """"""""""
7640 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
7642 Note that unsigned integer division and signed integer division are
7643 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
7645 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7646 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7649 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
7650 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
7651 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
7653 Example:
7654 """"""""
7656 .. code-block:: text
7658       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7660 '``sdiv``' Instruction
7661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7663 Syntax:
7664 """""""
7668       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7669       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7671 Overview:
7672 """""""""
7674 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7676 Arguments:
7677 """"""""""
7679 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
7680 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7681 arguments must have identical types.
7683 Semantics:
7684 """"""""""
7686 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
7687 rounded towards zero.
7689 Note that signed integer division and unsigned integer division are
7690 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
7692 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7693 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7694 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7695 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
7697 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
7698 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
7700 Example:
7701 """"""""
7703 .. code-block:: text
7705       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7707 .. _i_fdiv:
7709 '``fdiv``' Instruction
7710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7712 Syntax:
7713 """""""
7717       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7719 Overview:
7720 """""""""
7722 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7724 Arguments:
7725 """"""""""
7727 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be
7728 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7729 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7731 Semantics:
7732 """"""""""
7734 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
7735 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7736 environment <floatenv>`.
7737 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7738 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7739 unsafe floating-point optimizations:
7741 Example:
7742 """"""""
7744 .. code-block:: text
7746       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
7748 '``urem``' Instruction
7749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7751 Syntax:
7752 """""""
7756       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7758 Overview:
7759 """""""""
7761 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
7762 division of its two arguments.
7764 Arguments:
7765 """"""""""
7767 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
7768 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7769 arguments must have identical types.
7771 Semantics:
7772 """"""""""
7774 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
7775 This instruction always performs an unsigned division to get the
7776 remainder.
7778 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
7779 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
7781 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7782 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7783 undefined behavior.
7785 Example:
7786 """"""""
7788 .. code-block:: text
7790       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7792 '``srem``' Instruction
7793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7795 Syntax:
7796 """""""
7800       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7802 Overview:
7803 """""""""
7805 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
7806 division of its two operands. This instruction can also take
7807 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
7808 must be integers.
7810 Arguments:
7811 """"""""""
7813 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
7814 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7815 arguments must have identical types.
7817 Semantics:
7818 """"""""""
7820 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
7821 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
7822 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
7823 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
7824 difference, see `The Math
7825 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
7826 table of how this is implemented in various languages, please see
7827 `Wikipedia: modulo
7828 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
7830 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
7831 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
7833 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7834 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7835 undefined behavior.
7836 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7837 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
7838 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
7839 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
7840 result of the division and the remainder.)
7842 Example:
7843 """"""""
7845 .. code-block:: text
7847       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7849 .. _i_frem:
7851 '``frem``' Instruction
7852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7854 Syntax:
7855 """""""
7859       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7861 Overview:
7862 """""""""
7864 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
7865 its two operands.
7867 Arguments:
7868 """"""""""
7870 The two arguments to the '``frem``' instruction must be
7871 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7872 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7874 Semantics:
7875 """"""""""
7877 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
7878 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
7879 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the
7880 dividend.
7881 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7882 environment <floatenv>`.
7883 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7884 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7885 unsafe floating-point optimizations:
7887 Example:
7888 """"""""
7890 .. code-block:: text
7892       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
7894 .. _bitwiseops:
7896 Bitwise Binary Operations
7897 -------------------------
7899 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
7900 in a program. They are generally very efficient instructions and can
7901 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
7902 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
7903 single value. The resulting value is the same type as its operands.
7905 '``shl``' Instruction
7906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7908 Syntax:
7909 """""""
7913       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
7914       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7915       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7916       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7918 Overview:
7919 """""""""
7921 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
7922 a specified number of bits.
7924 Arguments:
7925 """"""""""
7927 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
7928 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7929 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7931 Semantics:
7932 """"""""""
7934 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
7935 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
7936 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
7937 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7938 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
7939 by the corresponding shift amount in ``op2``.
7941 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7942 value if it shifts out any non-zero bits.
7943 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7944 value if it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
7946 Example:
7947 """"""""
7949 .. code-block:: text
7951       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
7952       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
7953       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
7954       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
7955       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
7957 '``lshr``' Instruction
7958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7960 Syntax:
7961 """""""
7965       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7966       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7968 Overview:
7969 """""""""
7971 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
7972 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
7974 Arguments:
7975 """"""""""
7977 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
7978 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7979 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7981 Semantics:
7982 """"""""""
7984 This instruction always performs a logical shift right operation. The
7985 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
7986 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7987 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7988 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7989 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7991 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
7992 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7994 Example:
7995 """"""""
7997 .. code-block:: text
7999       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
8000       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
8001       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
8002       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
8003       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
8004       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
8006 '``ashr``' Instruction
8007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8009 Syntax:
8010 """""""
8014       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
8015       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8017 Overview:
8018 """""""""
8020 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
8021 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
8022 extension.
8024 Arguments:
8025 """"""""""
8027 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
8028 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
8029 '``op2``' is treated as an unsigned value.
8031 Semantics:
8032 """"""""""
8034 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
8035 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
8036 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
8037 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
8038 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
8039 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
8041 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
8042 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
8044 Example:
8045 """"""""
8047 .. code-block:: text
8049       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
8050       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
8051       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
8052       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
8053       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
8054       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
8056 '``and``' Instruction
8057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8059 Syntax:
8060 """""""
8064       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8066 Overview:
8067 """""""""
8069 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
8070 operands.
8072 Arguments:
8073 """"""""""
8075 The two arguments to the '``and``' instruction must be
8076 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8077 arguments must have identical types.
8079 Semantics:
8080 """"""""""
8082 The truth table used for the '``and``' instruction is:
8084 +-----+-----+-----+
8085 | In0 | In1 | Out |
8086 +-----+-----+-----+
8087 |   0 |   0 |   0 |
8088 +-----+-----+-----+
8089 |   0 |   1 |   0 |
8090 +-----+-----+-----+
8091 |   1 |   0 |   0 |
8092 +-----+-----+-----+
8093 |   1 |   1 |   1 |
8094 +-----+-----+-----+
8096 Example:
8097 """"""""
8099 .. code-block:: text
8101       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
8102       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
8103       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
8105 '``or``' Instruction
8106 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8108 Syntax:
8109 """""""
8113       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8115 Overview:
8116 """""""""
8118 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
8119 two operands.
8121 Arguments:
8122 """"""""""
8124 The two arguments to the '``or``' instruction must be
8125 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8126 arguments must have identical types.
8128 Semantics:
8129 """"""""""
8131 The truth table used for the '``or``' instruction is:
8133 +-----+-----+-----+
8134 | In0 | In1 | Out |
8135 +-----+-----+-----+
8136 |   0 |   0 |   0 |
8137 +-----+-----+-----+
8138 |   0 |   1 |   1 |
8139 +-----+-----+-----+
8140 |   1 |   0 |   1 |
8141 +-----+-----+-----+
8142 |   1 |   1 |   1 |
8143 +-----+-----+-----+
8145 Example:
8146 """"""""
8150       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
8151       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
8152       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
8154 '``xor``' Instruction
8155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8157 Syntax:
8158 """""""
8162       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8164 Overview:
8165 """""""""
8167 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
8168 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
8169 complement" operation, which is the "~" operator in C.
8171 Arguments:
8172 """"""""""
8174 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
8175 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8176 arguments must have identical types.
8178 Semantics:
8179 """"""""""
8181 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
8183 +-----+-----+-----+
8184 | In0 | In1 | Out |
8185 +-----+-----+-----+
8186 |   0 |   0 |   0 |
8187 +-----+-----+-----+
8188 |   0 |   1 |   1 |
8189 +-----+-----+-----+
8190 |   1 |   0 |   1 |
8191 +-----+-----+-----+
8192 |   1 |   1 |   0 |
8193 +-----+-----+-----+
8195 Example:
8196 """"""""
8198 .. code-block:: text
8200       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
8201       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
8202       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
8203       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
8205 Vector Operations
8206 -----------------
8208 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
8209 target-independent manner. These instructions cover the element-access
8210 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
8211 While LLVM does directly support these vector operations, many
8212 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
8213 take full advantage of a specific target.
8215 .. _i_extractelement:
8217 '``extractelement``' Instruction
8218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8220 Syntax:
8221 """""""
8225       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
8226       <result> = extractelement <vscale x n x <ty>> <val>, <ty2> <idx> ; yields <ty>
8228 Overview:
8229 """""""""
8231 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
8232 from a vector at a specified index.
8234 Arguments:
8235 """"""""""
8237 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
8238 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
8239 the position from which to extract the element. The index may be a
8240 variable of any integer type.
8242 Semantics:
8243 """"""""""
8245 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
8246 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
8247 exceeds the length of ``val`` for a fixed-length vector, the result is a
8248 :ref:`poison value <poisonvalues>`. For a scalable vector, if the value
8249 of ``idx`` exceeds the runtime length of the vector, the result is a
8250 :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8252 Example:
8253 """"""""
8255 .. code-block:: text
8257       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
8259 .. _i_insertelement:
8261 '``insertelement``' Instruction
8262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8264 Syntax:
8265 """""""
8269       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
8270       <result> = insertelement <vscale x n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx> ; yields <vscale x n x <ty>>
8272 Overview:
8273 """""""""
8275 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
8276 vector at a specified index.
8278 Arguments:
8279 """"""""""
8281 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
8282 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
8283 type must equal the element type of the first operand. The third operand
8284 is an index indicating the position at which to insert the value. The
8285 index may be a variable of any integer type.
8287 Semantics:
8288 """"""""""
8290 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
8291 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
8292 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val`` for a fixed-length vector,
8293 the result is a :ref:`poison value <poisonvalues>`. For a scalable vector,
8294 if the value of ``idx`` exceeds the runtime length of the vector, the result
8295 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8297 Example:
8298 """"""""
8300 .. code-block:: text
8302       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
8304 .. _i_shufflevector:
8306 '``shufflevector``' Instruction
8307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8309 Syntax:
8310 """""""
8314       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
8315       <result> = shufflevector <vscale x n x <ty>> <v1>, <vscale x n x <ty>> v2, <vscale x m x i32> <mask>  ; yields <vscale x m x <ty>>
8317 Overview:
8318 """""""""
8320 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
8321 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
8322 the input and length that is the same as the shuffle mask.
8324 Arguments:
8325 """"""""""
8327 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
8328 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
8329 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
8330 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
8331 same as the element type of the first two operands.
8333 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
8334 constant integer or undef values.
8336 Semantics:
8337 """"""""""
8339 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
8340 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
8341 element of the result vector, which element of the two input vectors the
8342 result element gets. If the shuffle mask is undef, the result vector is
8343 undef. If any element of the mask operand is undef, that element of the
8344 result is undef. If the shuffle mask selects an undef element from one
8345 of the input vectors, the resulting element is undef.
8347 For scalable vectors, the only valid mask values at present are
8348 ``zeroinitializer`` and ``undef``, since we cannot write all indices as
8349 literals for a vector with a length unknown at compile time.
8351 Example:
8352 """"""""
8354 .. code-block:: text
8356       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8357                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
8358       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
8359                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
8360       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
8361                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
8362       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8363                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
8365 Aggregate Operations
8366 --------------------
8368 LLVM supports several instructions for working with
8369 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
8371 .. _i_extractvalue:
8373 '``extractvalue``' Instruction
8374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8376 Syntax:
8377 """""""
8381       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
8383 Overview:
8384 """""""""
8386 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
8387 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8389 Arguments:
8390 """"""""""
8392 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
8393 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
8394 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
8395 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
8397 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
8399 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
8400    omitted and assumed to be zero.
8401 -  At least one index must be specified.
8402 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
8404 Semantics:
8405 """"""""""
8407 The result is the value at the position in the aggregate specified by
8408 the index operands.
8410 Example:
8411 """"""""
8413 .. code-block:: text
8415       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
8417 .. _i_insertvalue:
8419 '``insertvalue``' Instruction
8420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8422 Syntax:
8423 """""""
8427       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
8429 Overview:
8430 """""""""
8432 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
8433 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8435 Arguments:
8436 """"""""""
8438 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
8439 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
8440 a first-class value to insert. The following operands are constant
8441 indices indicating the position at which to insert the value in a
8442 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
8443 to insert must have the same type as the value identified by the
8444 indices.
8446 Semantics:
8447 """"""""""
8449 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
8450 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
8451 indices is that of ``elt``.
8453 Example:
8454 """"""""
8456 .. code-block:: llvm
8458       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
8459       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
8460       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
8462 .. _memoryops:
8464 Memory Access and Addressing Operations
8465 ---------------------------------------
8467 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
8468 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
8469 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
8470 memory in LLVM.
8472 .. _i_alloca:
8474 '``alloca``' Instruction
8475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8477 Syntax:
8478 """""""
8482       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
8484 Overview:
8485 """""""""
8487 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
8488 currently executing function, to be automatically released when this
8489 function returns to its caller. The object is always allocated in the
8490 address space for allocas indicated in the datalayout.
8492 Arguments:
8493 """"""""""
8495 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
8496 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
8497 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
8498 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
8499 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
8500 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
8501 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
8502 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
8503 boundary compatible with the type.
8505 '``type``' may be any sized type.
8507 Semantics:
8508 """"""""""
8510 Memory is allocated; a pointer is returned. The allocated memory is
8511 uninitialized, and loading from uninitialized memory produces an undefined
8512 value. The operation itself is undefined if there is insufficient stack
8513 space for the allocation.'``alloca``'d memory is automatically released
8514 when the function returns. The '``alloca``' instruction is commonly used
8515 to represent automatic variables that must have an address available. When
8516 the function returns (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions),
8517 the memory is reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the returned
8518 pointer may not be unique. The order in which memory is allocated (ie.,
8519 which way the stack grows) is not specified.
8521 Example:
8522 """"""""
8524 .. code-block:: llvm
8526       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
8527       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
8528       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
8529       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
8531 .. _i_load:
8533 '``load``' Instruction
8534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8536 Syntax:
8537 """""""
8541       <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>]
8542       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
8543       !<index> = !{ i32 1 }
8544       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
8545       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
8547 Overview:
8548 """""""""
8550 The '``load``' instruction is used to read from memory.
8552 Arguments:
8553 """"""""""
8555 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
8556 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
8557 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
8558 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
8559 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
8560 :ref:`volatile operations <volatile>`.
8562 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8563 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8564 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
8565 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8566 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8567 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8568 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8569 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
8570 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8571 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
8573 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8574 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8575 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8576 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8577 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8578 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
8579 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
8580 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
8581 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
8582 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
8583 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
8584 tools, so should not be accessed if the function has the
8585 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
8587 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
8588 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
8589 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
8590 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
8591 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
8592 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
8593 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
8595 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
8596 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8597 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
8598 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
8599 referenced by the load contains the same value at all points in the
8600 program where the memory location is known to be dereferenceable;
8601 otherwise, the behavior is undefined.
8603 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
8604  ``<index>`` corresponding to a metadata node with no entries.
8605  See ``invariant.group`` metadata.
8607 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
8608 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8609 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
8610 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
8611 never be null. If the value is null at runtime, the behavior is undefined.
8612 This is analogous to the ``nonnull`` attribute on parameters and return
8613 values. This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
8615 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
8616 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
8617 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
8618 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
8619 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
8620 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
8621 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
8622 to loads of a pointer type.
8624 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
8625 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
8626 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
8627 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
8628 dereferenceable or null.
8629 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
8630 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
8631 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
8632 to loads of a pointer type.
8634 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
8635 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
8636 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
8637 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
8638 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
8639 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
8640 This metadata can only be applied to loads of a pointer type. If the returned
8641 value is not appropriately aligned at runtime, the behavior is undefined.
8643 Semantics:
8644 """"""""""
8646 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
8647 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
8648 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8649 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
8650 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8651 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
8652 written using a store of the same type.
8654 Examples:
8655 """""""""
8657 .. code-block:: llvm
8659       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8660       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8661       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8663 .. _i_store:
8665 '``store``' Instruction
8666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8668 Syntax:
8669 """""""
8673       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
8674       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
8676 Overview:
8677 """""""""
8679 The '``store``' instruction is used to write to memory.
8681 Arguments:
8682 """"""""""
8684 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
8685 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
8686 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
8687 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8688 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
8689 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
8690 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
8691 structural type <t_opaque>`) can be stored.
8693 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8694 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8695 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
8696 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8697 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8698 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8699 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8700 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
8701 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8702 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
8704 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8705 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8706 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8707 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8708 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8709 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
8710 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
8711 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
8712 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
8713 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
8714 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
8715 races if another thread can access the same address. Introducing a
8716 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
8717 even in situations where a data race is known to not exist if the
8718 function has the ``sanitize_address`` attribute.
8720 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
8721 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
8722 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
8723 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
8724 be reused in the cache. The code generator may select special
8725 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
8726 x86.
8728 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
8729 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
8731 Semantics:
8732 """"""""""
8734 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
8735 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
8736 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
8737 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8738 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
8739 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8740 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
8741 belong to the type, but they will typically be overwritten.
8743 Example:
8744 """"""""
8746 .. code-block:: llvm
8748       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8749       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8750       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8752 .. _i_fence:
8754 '``fence``' Instruction
8755 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8757 Syntax:
8758 """""""
8762       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
8764 Overview:
8765 """""""""
8767 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
8768 between operations.
8770 Arguments:
8771 """"""""""
8773 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
8774 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
8775 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
8777 Semantics:
8778 """"""""""
8780 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
8781 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
8782 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
8783 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
8784 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
8785 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
8786 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
8787 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
8788 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
8789 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
8790 *happens-before* edge.
8792 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
8793 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
8794 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
8796 A ``fence`` instruction can also take an optional
8797 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8799 Example:
8800 """"""""
8802 .. code-block:: text
8804       fence acquire                                        ; yields void
8805       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
8806       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
8808 .. _i_cmpxchg:
8810 '``cmpxchg``' Instruction
8811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8813 Syntax:
8814 """""""
8818       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
8820 Overview:
8821 """""""""
8823 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
8824 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
8825 equal, it tries to store a new value into the memory.
8827 Arguments:
8828 """"""""""
8830 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
8831 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
8832 address, and a new value to place at that address if the compared values
8833 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
8834 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
8835 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
8836 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
8837 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
8838 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
8839 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8841 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
8842 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
8843 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
8844 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
8845 ``release`` or ``acq_rel``.
8847 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
8848 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8850 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
8851 equal to the size in memory of the operand.
8853 Semantics:
8854 """"""""""
8856 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
8857 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
8858 written to the location. The original value at the location is returned,
8859 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
8861 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
8862 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
8863 matched.
8865 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
8866 if the value loaded equals ``cmp``.
8868 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
8869 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
8870 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
8872 Example:
8873 """"""""
8875 .. code-block:: llvm
8877     entry:
8878       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
8879       br label %loop
8881     loop:
8882       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
8883       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
8884       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
8885       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
8886       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
8887       br i1 %success, label %done, label %loop
8889     done:
8890       ...
8892 .. _i_atomicrmw:
8894 '``atomicrmw``' Instruction
8895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8897 Syntax:
8898 """""""
8902       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
8904 Overview:
8905 """""""""
8907 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
8909 Arguments:
8910 """"""""""
8912 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
8913 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
8914 operation. The operation must be one of the following keywords:
8916 -  xchg
8917 -  add
8918 -  sub
8919 -  and
8920 -  nand
8921 -  or
8922 -  xor
8923 -  max
8924 -  min
8925 -  umax
8926 -  umin
8927 -  fadd
8928 -  fsub
8930 For most of these operations, the type of '<value>' must be an integer
8931 type whose bit width is a power of two greater than or equal to eight
8932 and less than or equal to a target-specific size limit. For xchg, this
8933 may also be a floating point type with the same size constraints as
8934 integers.  For fadd/fsub, this must be a floating point type.  The
8935 type of the '``<pointer>``' operand must be a pointer to that type. If
8936 the ``atomicrmw`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8937 allowed to modify the number or order of execution of this
8938 ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8940 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
8941 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8943 Semantics:
8944 """"""""""
8946 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
8947 operand are atomically read, modified, and written back. The original
8948 value at the location is returned. The modification is specified by the
8949 operation argument:
8951 -  xchg: ``*ptr = val``
8952 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
8953 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
8954 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
8955 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
8956 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
8957 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
8958 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8959 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8960 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8961    comparison)
8962 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8963    comparison)
8964 - fadd: ``*ptr = *ptr + val`` (using floating point arithmetic)
8965 - fsub: ``*ptr = *ptr - val`` (using floating point arithmetic)
8967 Example:
8968 """"""""
8970 .. code-block:: llvm
8972       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
8974 .. _i_getelementptr:
8976 '``getelementptr``' Instruction
8977 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8979 Syntax:
8980 """""""
8984       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8985       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8986       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
8988 Overview:
8989 """""""""
8991 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
8992 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
8993 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
8994 be used to calculate a vector of such addresses.
8996 Arguments:
8997 """"""""""
8999 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
9000 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
9001 base address to start from. The remaining arguments are indices
9002 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
9003 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
9004 into. The first index always indexes the pointer value given as the
9005 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
9006 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
9007 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
9008 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
9009 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
9010 would require loading the pointer before continuing calculation.
9012 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
9013 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
9014 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
9015 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
9016 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
9017 required to be constant. These integers are treated as signed values
9018 where relevant.
9020 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
9021 to LLVM:
9023 .. code-block:: c
9025     struct RT {
9026       char A;
9027       int B[10][20];
9028       char C;
9029     };
9030     struct ST {
9031       int X;
9032       double Y;
9033       struct RT Z;
9034     };
9036     int *foo(struct ST *s) {
9037       return &s[1].Z.B[5][13];
9038     }
9040 The LLVM code generated by Clang is:
9042 .. code-block:: llvm
9044     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
9045     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
9047     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
9048     entry:
9049       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
9050       ret i32* %arrayidx
9051     }
9053 Semantics:
9054 """"""""""
9056 In the example above, the first index is indexing into the
9057 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
9058 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
9059 indexes into the third element of the structure, yielding a
9060 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
9061 structure. The third index indexes into the second element of the
9062 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
9063 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
9064 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
9065 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
9067 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
9068 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
9069 for the given testcase is equivalent to:
9071 .. code-block:: llvm
9073     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
9074       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
9075       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
9076       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
9077       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
9078       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
9079       ret i32* %t5
9080     }
9082 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
9083 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
9084 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
9085 of the addresses that would be formed by successive addition of the
9086 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
9087 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
9088 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
9089 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
9090 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
9091 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
9092 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
9093 of the computations element-wise.
9095 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
9096 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
9097 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
9098 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
9099 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
9100 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
9101 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
9102 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
9103 information.
9105 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
9106 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
9107 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
9108 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
9109 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
9110 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
9111 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
9112 in the case where both operands are in the range of the element selected
9113 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
9114 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
9115 in constant ``getelementptr`` expressions.
9117 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
9118 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
9120 Example:
9121 """"""""
9123 .. code-block:: llvm
9125         ; yields [12 x i8]*:aptr
9126         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
9127         ; yields i8*:vptr
9128         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
9129         ; yields i8*:eptr
9130         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
9131         ; yields i32*:iptr
9132         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
9134 Vector of pointers:
9135 """""""""""""""""""
9137 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
9138 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
9139 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
9140 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
9142 .. code-block:: llvm
9144      ; All arguments are vectors:
9145      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
9146      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
9148      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
9149      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
9150      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
9152      ; Add distinct offsets to the same pointer:
9153      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
9154      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
9156      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
9158 The two following instructions are equivalent:
9160 .. code-block:: llvm
9162      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
9163        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
9164        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
9165        <4 x i32> %ind4,
9166        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
9168      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
9169        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
9171 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
9172 makes sense:
9174 .. code-block:: c
9176     // Let's assume that we vectorize the following loop:
9177     double *A, *B; int *C;
9178     for (int i = 0; i < size; ++i) {
9179       A[i] = B[C[i]];
9180     }
9182 .. code-block:: llvm
9184     ; get pointers for 8 elements from array B
9185     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
9186     ; load 8 elements from array B into A
9187     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
9188          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
9190 Conversion Operations
9191 ---------------------
9193 The instructions in this category are the conversion instructions
9194 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
9195 various bit conversions on the operand.
9197 .. _i_trunc:
9199 '``trunc .. to``' Instruction
9200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9202 Syntax:
9203 """""""
9207       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9209 Overview:
9210 """""""""
9212 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
9214 Arguments:
9215 """"""""""
9217 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
9218 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
9219 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9220 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
9221 types are not allowed.
9223 Semantics:
9224 """"""""""
9226 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
9227 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
9228 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
9229 It will always truncate bits.
9231 Example:
9232 """"""""
9234 .. code-block:: llvm
9236       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
9237       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
9238       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
9239       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
9241 .. _i_zext:
9243 '``zext .. to``' Instruction
9244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9246 Syntax:
9247 """""""
9251       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9253 Overview:
9254 """""""""
9256 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
9258 Arguments:
9259 """"""""""
9261 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
9262 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
9263 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9264 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
9266 Semantics:
9267 """"""""""
9269 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
9270 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
9272 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
9274 Example:
9275 """"""""
9277 .. code-block:: llvm
9279       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
9280       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
9281       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
9283 .. _i_sext:
9285 '``sext .. to``' Instruction
9286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9288 Syntax:
9289 """""""
9293       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9295 Overview:
9296 """""""""
9298 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
9300 Arguments:
9301 """"""""""
9303 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
9304 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
9305 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9306 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
9308 Semantics:
9309 """"""""""
9311 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
9312 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
9313 of the type ``ty2``.
9315 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
9317 Example:
9318 """"""""
9320 .. code-block:: llvm
9322       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
9323       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
9324       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
9326 '``fptrunc .. to``' Instruction
9327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9329 Syntax:
9330 """""""
9334       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9336 Overview:
9337 """""""""
9339 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
9341 Arguments:
9342 """"""""""
9344 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9345 value to cast and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it to.
9346 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
9347 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
9349 Semantics:
9350 """"""""""
9352 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
9353 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating-point
9354 <t_floating>` type.
9355 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
9356 environment <floatenv>`.
9358 Example:
9359 """"""""
9361 .. code-block:: llvm
9363       %X = fptrunc double 16777217.0 to float    ; yields float:16777216.0
9364       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to half       ; yields half:+infinity
9366 '``fpext .. to``' Instruction
9367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9369 Syntax:
9370 """""""
9374       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9376 Overview:
9377 """""""""
9379 The '``fpext``' extends a floating-point ``value`` to a larger floating-point
9380 value.
9382 Arguments:
9383 """"""""""
9385 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9386 ``value`` to cast, and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it
9387 to. The source type must be smaller than the destination type.
9389 Semantics:
9390 """"""""""
9392 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
9393 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating-point
9394 <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
9395 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
9396 *no-op cast* for a floating-point cast.
9398 Example:
9399 """"""""
9401 .. code-block:: llvm
9403       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
9404       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
9406 '``fptoui .. to``' Instruction
9407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9409 Syntax:
9410 """""""
9414       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9416 Overview:
9417 """""""""
9419 The '``fptoui``' converts a floating-point ``value`` to its unsigned
9420 integer equivalent of type ``ty2``.
9422 Arguments:
9423 """"""""""
9425 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
9426 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9427 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9428 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9429 type with the same number of elements as ``ty``
9431 Semantics:
9432 """"""""""
9434 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating-point
9435 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9436 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9437 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9439 Example:
9440 """"""""
9442 .. code-block:: llvm
9444       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
9445       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
9446       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
9448 '``fptosi .. to``' Instruction
9449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9451 Syntax:
9452 """""""
9456       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9458 Overview:
9459 """""""""
9461 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating-point <t_floating>`
9462 ``value`` to type ``ty2``.
9464 Arguments:
9465 """"""""""
9467 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
9468 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9469 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9470 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9471 type with the same number of elements as ``ty``
9473 Semantics:
9474 """"""""""
9476 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating-point
9477 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9478 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9479 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9481 Example:
9482 """"""""
9484 .. code-block:: llvm
9486       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
9487       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
9488       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
9490 '``uitofp .. to``' Instruction
9491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9493 Syntax:
9494 """""""
9498       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9500 Overview:
9501 """""""""
9503 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
9504 and converts that value to the ``ty2`` type.
9506 Arguments:
9507 """"""""""
9509 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9510 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9511 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9512 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9513 type with the same number of elements as ``ty``
9515 Semantics:
9516 """"""""""
9518 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
9519 integer quantity and converts it to the corresponding floating-point
9520 value. If the value cannot be exactly represented, it is rounded using
9521 the default rounding mode.
9524 Example:
9525 """"""""
9527 .. code-block:: llvm
9529       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9530       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
9532 '``sitofp .. to``' Instruction
9533 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9535 Syntax:
9536 """""""
9540       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9542 Overview:
9543 """""""""
9545 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
9546 converts that value to the ``ty2`` type.
9548 Arguments:
9549 """"""""""
9551 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9552 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9553 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9554 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9555 type with the same number of elements as ``ty``
9557 Semantics:
9558 """"""""""
9560 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
9561 quantity and converts it to the corresponding floating-point value. If the
9562 value cannot be exactly represented, it is rounded using the default rounding
9563 mode.
9565 Example:
9566 """"""""
9568 .. code-block:: llvm
9570       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9571       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
9573 .. _i_ptrtoint:
9575 '``ptrtoint .. to``' Instruction
9576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9578 Syntax:
9579 """""""
9583       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9585 Overview:
9586 """""""""
9588 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
9589 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
9591 Arguments:
9592 """"""""""
9594 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
9595 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
9596 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
9597 a vector of integers type.
9599 Semantics:
9600 """"""""""
9602 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
9603 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
9604 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
9605 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
9606 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
9607 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
9608 change.
9610 Example:
9611 """"""""
9613 .. code-block:: llvm
9615       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
9616       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
9617       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
9619 .. _i_inttoptr:
9621 '``inttoptr .. to``' Instruction
9622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9624 Syntax:
9625 """""""
9629       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9631 Overview:
9632 """""""""
9634 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
9635 pointer type, ``ty2``.
9637 Arguments:
9638 """"""""""
9640 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
9641 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
9642 type.
9644 Semantics:
9645 """"""""""
9647 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
9648 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
9649 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
9650 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
9651 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
9652 nothing is done (*no-op cast*).
9654 Example:
9655 """"""""
9657 .. code-block:: llvm
9659       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
9660       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
9661       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
9662       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
9664 .. _i_bitcast:
9666 '``bitcast .. to``' Instruction
9667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9669 Syntax:
9670 """""""
9674       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9676 Overview:
9677 """""""""
9679 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
9680 changing any bits.
9682 Arguments:
9683 """"""""""
9685 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
9686 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
9687 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
9688 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
9689 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
9690 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
9691 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
9692 long as they have the same size).
9694 Semantics:
9695 """"""""""
9697 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
9698 is always a *no-op cast* because no bits change with this
9699 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
9700 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
9701 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
9702 pointers) types with the same address space through this instruction.
9703 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
9704 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
9706 Example:
9707 """"""""
9709 .. code-block:: text
9711       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
9712       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
9713       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
9714       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
9716 .. _i_addrspacecast:
9718 '``addrspacecast .. to``' Instruction
9719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9721 Syntax:
9722 """""""
9726       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
9728 Overview:
9729 """""""""
9731 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
9732 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
9734 Arguments:
9735 """"""""""
9737 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
9738 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
9739 address space.
9741 Semantics:
9742 """"""""""
9744 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
9745 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
9746 value modification, depending on the target and the address space
9747 pair. Pointer conversions within the same address space must be
9748 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
9749 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
9750 location.
9752 Example:
9753 """"""""
9755 .. code-block:: llvm
9757       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
9758       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
9759       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
9761 .. _otherops:
9763 Other Operations
9764 ----------------
9766 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
9767 which defy better classification.
9769 .. _i_icmp:
9771 '``icmp``' Instruction
9772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9774 Syntax:
9775 """""""
9779       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
9781 Overview:
9782 """""""""
9784 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
9785 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
9786 pointer, or pointer vector operands.
9788 Arguments:
9789 """"""""""
9791 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9792 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9793 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9795 #. ``eq``: equal
9796 #. ``ne``: not equal
9797 #. ``ugt``: unsigned greater than
9798 #. ``uge``: unsigned greater or equal
9799 #. ``ult``: unsigned less than
9800 #. ``ule``: unsigned less or equal
9801 #. ``sgt``: signed greater than
9802 #. ``sge``: signed greater or equal
9803 #. ``slt``: signed less than
9804 #. ``sle``: signed less or equal
9806 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
9807 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
9808 must also be identical types.
9810 Semantics:
9811 """"""""""
9813 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
9814 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
9815 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
9817 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
9818    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9819 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
9820    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9821 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
9822    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
9823 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
9824    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9825 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
9826    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
9827 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
9828    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9829 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9830    if ``op1`` is greater than ``op2``.
9831 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9832    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9833 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9834    if ``op1`` is less than ``op2``.
9835 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9836    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9838 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
9839 are compared as if they were integers.
9841 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
9842 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
9843 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
9845 Example:
9846 """"""""
9848 .. code-block:: text
9850       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
9851       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
9852       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
9853       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
9854       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
9855       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
9857 .. _i_fcmp:
9859 '``fcmp``' Instruction
9860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9862 Syntax:
9863 """""""
9867       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
9869 Overview:
9870 """""""""
9872 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
9873 values based on comparison of its operands.
9875 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
9876 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
9878 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
9879 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
9880 compared.
9882 Arguments:
9883 """"""""""
9885 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9886 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9887 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9889 #. ``false``: no comparison, always returns false
9890 #. ``oeq``: ordered and equal
9891 #. ``ogt``: ordered and greater than
9892 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
9893 #. ``olt``: ordered and less than
9894 #. ``ole``: ordered and less than or equal
9895 #. ``one``: ordered and not equal
9896 #. ``ord``: ordered (no nans)
9897 #. ``ueq``: unordered or equal
9898 #. ``ugt``: unordered or greater than
9899 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
9900 #. ``ult``: unordered or less than
9901 #. ``ule``: unordered or less than or equal
9902 #. ``une``: unordered or not equal
9903 #. ``uno``: unordered (either nans)
9904 #. ``true``: no comparison, always returns true
9906 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
9907 that either operand may be a QNAN.
9909 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating-point
9910 <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating-point type.
9911 They must have identical types.
9913 Semantics:
9914 """"""""""
9916 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
9917 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
9918 vectors are compared element by element. Each comparison performed
9919 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
9921 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
9922 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9923    is equal to ``op2``.
9924 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9925    is greater than ``op2``.
9926 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9927    is greater than or equal to ``op2``.
9928 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9929    is less than ``op2``.
9930 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9931    is less than or equal to ``op2``.
9932 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9933    is not equal to ``op2``.
9934 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
9935 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9936    equal to ``op2``.
9937 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9938    greater than ``op2``.
9939 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9940    greater than or equal to ``op2``.
9941 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9942    less than ``op2``.
9943 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9944    less than or equal to ``op2``.
9945 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9946    not equal to ``op2``.
9947 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
9948 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
9950 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
9951 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9952 otherwise unsafe floating-point optimizations.
9954 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
9955 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
9956 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
9957 ``nnan``, ``ninf``, and ``reassoc``. See :ref:`fastmath` for more information.
9959 Example:
9960 """"""""
9962 .. code-block:: text
9964       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
9965       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9966       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9967       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
9969 .. _i_phi:
9971 '``phi``' Instruction
9972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9974 Syntax:
9975 """""""
9979       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
9981 Overview:
9982 """""""""
9984 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
9985 graph representing the function.
9987 Arguments:
9988 """"""""""
9990 The type of the incoming values is specified with the first type field.
9991 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
9992 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
9993 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
9994 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
9995 label arguments.
9997 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
9998 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
9999 block.
10001 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
10002 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
10003 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
10004 instruction's return value on the same edge).
10006 Semantics:
10007 """"""""""
10009 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
10010 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
10011 executed just prior to the current block.
10013 Example:
10014 """"""""
10016 .. code-block:: llvm
10018     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
10019       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
10020       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
10021       br label %Loop
10023 .. _i_select:
10025 '``select``' Instruction
10026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10028 Syntax:
10029 """""""
10033       <result> = select [fast-math flags] selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
10035       selty is either i1 or {<N x i1>}
10037 Overview:
10038 """""""""
10040 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
10041 condition, without IR-level branching.
10043 Arguments:
10044 """"""""""
10046 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
10047 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
10048 class <t_firstclass>` type.
10050 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the select has one or more
10051    :ref:`fast-math flags <fastmath>`. These are optimization hints to enable
10052    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
10053    for selects that return a floating-point scalar or vector type.
10055 Semantics:
10056 """"""""""
10058 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
10059 the first value argument; otherwise, it returns the second value
10060 argument.
10062 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
10063 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
10065 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
10066 same size, then an entire vector is selected.
10068 Example:
10069 """"""""
10071 .. code-block:: llvm
10073       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
10075 .. _i_call:
10077 '``call``' Instruction
10078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10080 Syntax:
10081 """""""
10085       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)]
10086                  [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs] [ operand bundles ]
10088 Overview:
10089 """""""""
10091 The '``call``' instruction represents a simple function call.
10093 Arguments:
10094 """"""""""
10096 This instruction requires several arguments:
10098 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
10099    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
10100    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
10101    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
10102    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
10104    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
10105       recursive cycle in the call graph.
10106    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
10107       forwarded in place.
10108    #. If the musttail call appears in a function with the ``"thunk"`` attribute
10109       and the caller and callee both have varargs, than any unprototyped
10110       arguments in register or memory are forwarded to the callee. Similarly,
10111       the return value of the callee is returned the the caller's caller, even
10112       if a void return type is in use.
10114    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
10115    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
10116    varargs from the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following
10117    additional  rules:
10119    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
10120      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
10121    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
10122      produced by the call or void.
10123    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
10124      parameters or return types may differ in pointee type, but not
10125      in address space.
10126    - The calling conventions of the caller and callee must match.
10127    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
10128      returned, and inalloca, must match.
10129    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
10130      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
10131      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
10133    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
10134    the following conditions are met:
10136    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
10137    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
10138       uses value of call or is void).
10139    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
10140       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
10141    -  `Platform-specific constraints are
10142       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
10144 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
10145    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
10146    call optimization from being performed on the call.
10148 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
10149    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
10150    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
10151    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
10153 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
10154    convention <callingconv>` the call should use. If none is
10155    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
10156    calling convention of the call must match the calling convention of
10157    the target function, or else the behavior is undefined.
10158 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
10159    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
10160    are valid here.
10161 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
10162    of the called function. If it is not specified, the program address space
10163    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
10164 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
10165    type of the return value. Functions that return no value are marked
10166    ``void``.
10167 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
10168    argument types must match the types implied by this signature. This
10169    type can be omitted if the function is not varargs.
10170 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
10171    be called. In most cases, this is a direct function call, but
10172    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
10173    to function value.
10174 #. '``function args``': argument list whose types match the function
10175    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
10176    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
10177    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
10178    extra arguments can be specified.
10179 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
10180 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
10182 Semantics:
10183 """"""""""
10185 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
10186 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
10187 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
10188 flow continues with the instruction after the function call, and the
10189 return value of the function is bound to the result argument.
10191 Example:
10192 """"""""
10194 .. code-block:: llvm
10196       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
10197       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
10198       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
10199       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
10200       call void %foo(i8 97 signext)
10202       %struct.A = type { i32, i8 }
10203       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
10204       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
10205       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
10206       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
10207       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
10209 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
10210 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
10211 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
10212 This is something we'd like to change in the future to provide better
10213 support for freestanding environments and non-C-based languages.
10215 .. _i_va_arg:
10217 '``va_arg``' Instruction
10218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10220 Syntax:
10221 """""""
10225       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
10227 Overview:
10228 """""""""
10230 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
10231 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
10232 the ``va_arg`` macro in C.
10234 Arguments:
10235 """"""""""
10237 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
10238 argument. It returns a value of the specified argument type and
10239 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
10240 type of ``va_list`` is target specific.
10242 Semantics:
10243 """"""""""
10245 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
10246 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
10247 the next argument. For more information, see the variable argument
10248 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
10250 It is legal for this instruction to be called in a function which does
10251 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
10252 function.
10254 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
10255 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
10257 Example:
10258 """"""""
10260 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
10262 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
10263 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
10264 types on any target.
10266 .. _i_landingpad:
10268 '``landingpad``' Instruction
10269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10271 Syntax:
10272 """""""
10276       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
10277       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
10279       <clause> := catch <type> <value>
10280       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
10282 Overview:
10283 """""""""
10285 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10286 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10287 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
10288 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
10289 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
10290 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
10292 Arguments:
10293 """"""""""
10295 The optional
10296 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
10298 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
10299 contains the global variable representing the "type" that may be caught
10300 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
10301 clause takes an array constant as its argument. Use
10302 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
10303 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
10304 the ``cleanup`` flag.
10306 Semantics:
10307 """"""""""
10309 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
10310 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
10311 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
10312 calling conventions, how the personality function results are
10313 represented in LLVM IR is target specific.
10315 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
10316 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
10317 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
10318 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10319 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
10320 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
10321 unwinding continues further up the call stack.
10323 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
10325 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
10326    of an '``invoke``' instruction.
10327 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
10328    first non-PHI instruction.
10329 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
10330    pad block.
10331 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
10332    '``landingpad``' instruction.
10334 Example:
10335 """"""""
10337 .. code-block:: llvm
10339       ;; A landing pad which can catch an integer.
10340       %res = landingpad { i8*, i32 }
10341                catch i8** @_ZTIi
10342       ;; A landing pad that is a cleanup.
10343       %res = landingpad { i8*, i32 }
10344                cleanup
10345       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
10346       %res = landingpad { i8*, i32 }
10347                catch i8** @_ZTIi
10348                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
10350 .. _i_catchpad:
10352 '``catchpad``' Instruction
10353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10355 Syntax:
10356 """""""
10360       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
10362 Overview:
10363 """""""""
10365 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10366 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10367 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
10368 control to catch an exception.
10370 Arguments:
10371 """"""""""
10373 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
10374 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
10375 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
10376 terminates in a ``catchswitch``.
10378 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
10379 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
10380 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
10381 the exception.
10383 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
10384 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
10385 pads.
10387 Semantics:
10388 """"""""""
10390 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
10391 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
10392 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
10393 entirely target and personality function-specific.
10395 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
10396 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
10398 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
10399 instructions is described in the
10400 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
10402 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10403 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10404 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10405 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10407 Example:
10408 """"""""
10410 .. code-block:: text
10412     dispatch:
10413       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
10414       ;; A catch block which can catch an integer.
10415     handler0:
10416       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
10418 .. _i_cleanuppad:
10420 '``cleanuppad``' Instruction
10421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10423 Syntax:
10424 """""""
10428       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
10430 Overview:
10431 """""""""
10433 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10434 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10435 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
10436 transfer control to run cleanup actions.
10437 The ``args`` correspond to whatever additional
10438 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
10439 execute the cleanup.
10440 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
10441 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
10442 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
10443 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
10444 this operand may be the token ``none``.
10446 Arguments:
10447 """"""""""
10449 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
10450 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
10452 Semantics:
10453 """"""""""
10455 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10456 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
10457 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
10458 As with calling conventions, how the personality function results are
10459 represented in LLVM IR is target specific.
10461 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
10463 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
10464    an exceptional instruction.
10465 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
10466    first non-PHI instruction.
10467 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
10468    cleanup block.
10469 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
10470    '``cleanuppad``' instruction.
10472 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10473 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10474 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10475 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10477 Example:
10478 """"""""
10480 .. code-block:: text
10482       %tok = cleanuppad within %cs []
10484 .. _intrinsics:
10486 Intrinsic Functions
10487 ===================
10489 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
10490 have well known names and semantics and are required to follow certain
10491 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
10492 for the LLVM language that does not require changing all of the
10493 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
10494 reader/writer, the parser, etc...).
10496 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
10497 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
10498 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
10499 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
10500 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
10501 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
10502 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
10503 are added that they be documented here.
10505 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
10506 represents a family of functions that perform the same operation but on
10507 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
10508 different integer types, overloading is used commonly to allow an
10509 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
10510 argument types or the result type can be overloaded to accept any
10511 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
10512 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
10513 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
10514 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
10515 argument or the result.
10517 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
10518 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
10519 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
10520 whose type is matched against another type do not. For example, the
10521 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
10522 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
10523 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
10524 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
10525 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
10526 type is matched against the return type, it does not require its own
10527 name suffix.
10529 For target developers who are defining intrinsics for back-end code
10530 generation, any intrinsic overloads based solely the distinction between
10531 integer or floating point types should not be relied upon for correct
10532 code generation. In such cases, the recommended approach for target
10533 maintainers when defining intrinsics is to create separate integer and
10534 FP intrinsics rather than rely on overloading. For example, if different
10535 codegen is required for ``llvm.target.foo(<4 x i32>)`` and
10536 ``llvm.target.foo(<4 x float>)`` then these should be split into
10537 different intrinsics.
10539 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
10540 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
10542 .. _int_varargs:
10544 Variable Argument Handling Intrinsics
10545 -------------------------------------
10547 Variable argument support is defined in LLVM with the
10548 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
10549 functions. These functions are related to the similarly named macros
10550 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
10552 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
10553 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
10554 does not define what this type is, so all transformations should be
10555 prepared to handle these functions regardless of the type used.
10557 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
10558 variable argument handling intrinsic functions are used.
10560 .. code-block:: llvm
10562     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
10563     ; it is merely an i8*.
10564     %struct.va_list = type { i8* }
10566     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
10567     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
10569     define i32 @test(i32 %X, ...) {
10570       ; Initialize variable argument processing
10571       %ap = alloca %struct.va_list
10572       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
10573       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
10575       ; Read a single integer argument
10576       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
10578       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
10579       %aq = alloca i8*
10580       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
10581       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
10582       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
10584       ; Stop processing of arguments.
10585       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
10586       ret i32 %tmp
10587     }
10589     declare void @llvm.va_start(i8*)
10590     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
10591     declare void @llvm.va_end(i8*)
10593 .. _int_va_start:
10595 '``llvm.va_start``' Intrinsic
10596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10598 Syntax:
10599 """""""
10603       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
10605 Overview:
10606 """""""""
10608 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
10609 subsequent use by ``va_arg``.
10611 Arguments:
10612 """"""""""
10614 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10616 Semantics:
10617 """"""""""
10619 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
10620 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
10621 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
10622 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
10623 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
10624 to know the last argument of the function as the compiler can figure
10625 that out.
10627 '``llvm.va_end``' Intrinsic
10628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10630 Syntax:
10631 """""""
10635       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
10637 Overview:
10638 """""""""
10640 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
10641 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
10643 Arguments:
10644 """"""""""
10646 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
10648 Semantics:
10649 """"""""""
10651 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
10652 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
10653 element to which the argument points. Calls to
10654 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
10655 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
10656 ``llvm.va_end``.
10658 .. _int_va_copy:
10660 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
10661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10663 Syntax:
10664 """""""
10668       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
10670 Overview:
10671 """""""""
10673 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
10674 from the source argument list to the destination argument list.
10676 Arguments:
10677 """"""""""
10679 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10680 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
10682 Semantics:
10683 """"""""""
10685 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
10686 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
10687 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
10688 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
10689 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
10691 Accurate Garbage Collection Intrinsics
10692 --------------------------------------
10694 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
10695 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
10696 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
10697 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
10699 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
10700 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
10701 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
10702 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
10703 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
10704 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
10706 Experimental Statepoint Intrinsics
10707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10709 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
10710 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
10711 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
10712 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
10713 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
10714 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
10715 described in :doc:`Statepoints`.
10717 .. _int_gcroot:
10719 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
10720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10722 Syntax:
10723 """""""
10727       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
10729 Overview:
10730 """""""""
10732 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
10733 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
10735 Arguments:
10736 """"""""""
10738 The first argument specifies the address of a stack object that contains
10739 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
10740 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
10741 root.
10743 Semantics:
10744 """"""""""
10746 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
10747 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
10748 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
10749 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
10750 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
10752 .. _int_gcread:
10754 '``llvm.gcread``' Intrinsic
10755 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10757 Syntax:
10758 """""""
10762       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
10764 Overview:
10765 """""""""
10767 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
10768 locations, allowing garbage collector implementations that require read
10769 barriers.
10771 Arguments:
10772 """"""""""
10774 The second argument is the address to read from, which should be an
10775 address allocated from the garbage collector. The first object is a
10776 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
10777 runtime (otherwise null).
10779 Semantics:
10780 """"""""""
10782 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
10783 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10784 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
10785 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10786 algorithm <gc>`.
10788 .. _int_gcwrite:
10790 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
10791 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10793 Syntax:
10794 """""""
10798       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
10800 Overview:
10801 """""""""
10803 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
10804 locations, allowing garbage collector implementations that require write
10805 barriers (such as generational or reference counting collectors).
10807 Arguments:
10808 """"""""""
10810 The first argument is the reference to store, the second is the start of
10811 the object to store it to, and the third is the address of the field of
10812 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
10813 object, Obj may be null.
10815 Semantics:
10816 """"""""""
10818 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
10819 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10820 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
10821 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10822 algorithm <gc>`.
10824 Code Generator Intrinsics
10825 -------------------------
10827 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
10828 may only be implemented with code generator support.
10830 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
10831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10833 Syntax:
10834 """""""
10838       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
10840 Overview:
10841 """""""""
10843 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
10844 target-specific value indicating the return address of the current
10845 function or one of its callers.
10847 Arguments:
10848 """"""""""
10850 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10851 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
10852 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10853 value.
10855 Semantics:
10856 """"""""""
10858 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
10859 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
10860 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10861 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10862 used for debugging purposes.
10864 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10865 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10866 of the obvious source-language caller.
10868 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
10869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10871 Syntax:
10872 """""""
10876       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
10878 Overview:
10879 """""""""
10881 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
10882 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
10883 current function is stored.
10885 Semantics:
10886 """"""""""
10888 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10889 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10890 of the obvious source-language caller.
10892 This intrinsic is only implemented for x86 and aarch64.
10894 '``llvm.sponentry``' Intrinsic
10895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10897 Syntax:
10898 """""""
10902       declare i8* @llvm.sponentry()
10904 Overview:
10905 """""""""
10907 The '``llvm.sponentry``' intrinsic returns the stack pointer value at
10908 the entry of the current function calling this intrinsic.
10910 Semantics:
10911 """"""""""
10913 Note this intrinsic is only verified on AArch64.
10915 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
10916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10918 Syntax:
10919 """""""
10923       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
10925 Overview:
10926 """""""""
10928 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
10929 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
10931 Arguments:
10932 """"""""""
10934 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10935 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
10936 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10937 value.
10939 Semantics:
10940 """"""""""
10942 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
10943 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
10944 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10945 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10946 used for debugging purposes.
10948 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10949 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10950 of the obvious source-language caller.
10952 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
10953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10955 Syntax:
10956 """""""
10960       declare void @llvm.localescape(...)
10961       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
10963 Overview:
10964 """""""""
10966 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
10967 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
10968 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
10969 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
10971 Arguments:
10972 """"""""""
10974 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
10975 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
10976 once, and it can only do so from the entry block.
10978 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
10979 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
10980 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
10981 other modules.
10983 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
10984 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
10985 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
10986 pointer in platform-specific ways.
10988 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
10989 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
10991 Semantics:
10992 """"""""""
10994 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
10995 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
10996 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
10997 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
10998 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
10999 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
11000 '``llvm.localrecover``'.
11002 .. _int_read_register:
11003 .. _int_write_register:
11005 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
11006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11008 Syntax:
11009 """""""
11013       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
11014       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
11015       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
11016       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
11017       !0 = !{!"sp\00"}
11019 Overview:
11020 """""""""
11022 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
11023 provides access to the named register. The register must be valid on
11024 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
11025 with the register being read.
11027 Semantics:
11028 """"""""""
11030 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
11031 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
11032 the current value of the register, where possible.
11034 This is useful to implement named register global variables that need
11035 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
11036 bare-metal programs including OS kernels.
11038 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
11039 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
11040 allocatable registers are not supported.
11042 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
11043 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
11044 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
11045 registers.
11047 .. _int_stacksave:
11049 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
11050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11052 Syntax:
11053 """""""
11057       declare i8* @llvm.stacksave()
11059 Overview:
11060 """""""""
11062 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
11063 of the function stack, for use with
11064 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
11065 implementing language features like scoped automatic variable sized
11066 arrays in C99.
11068 Semantics:
11069 """"""""""
11071 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
11072 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
11073 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
11074 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
11075 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
11076 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
11077 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
11079 .. _int_stackrestore:
11081 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
11082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11084 Syntax:
11085 """""""
11089       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
11091 Overview:
11092 """""""""
11094 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
11095 the function stack to the state it was in when the corresponding
11096 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
11097 useful for implementing language features like scoped automatic variable
11098 sized arrays in C99.
11100 Semantics:
11101 """"""""""
11103 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
11105 .. _int_get_dynamic_area_offset:
11107 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
11108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11110 Syntax:
11111 """""""
11115       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
11116       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
11118 Overview:
11119 """""""""
11121       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
11122       get the offset from native stack pointer to the address of the most
11123       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
11124       intendend for use in combination with
11125       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
11126       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
11127       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
11129 Semantics:
11130 """"""""""
11132       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
11133       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
11134       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
11135       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
11136       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
11137       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
11138       one past the end of the most recent dynamic alloca.
11140       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
11141       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
11142       compile-time-known constant value.
11144       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
11145       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
11147 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
11148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11150 Syntax:
11151 """""""
11155       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
11157 Overview:
11158 """""""""
11160 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
11161 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
11162 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
11163 its performance characteristics.
11165 Arguments:
11166 """"""""""
11168 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
11169 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
11170 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
11171 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
11172 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
11173 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
11174 arguments must be constant integers.
11176 Semantics:
11177 """"""""""
11179 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
11180 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
11181 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
11182 the processor cache for better performance.
11184 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
11185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11187 Syntax:
11188 """""""
11192       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
11194 Overview:
11195 """""""""
11197 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
11198 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
11199 method is target specific, but it is expected that the marker will use
11200 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
11201 guarantees that it will remain with any specific instruction after
11202 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
11203 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
11204 allow correlations of simulation runs.
11206 Arguments:
11207 """"""""""
11209 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
11211 Semantics:
11212 """"""""""
11214 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
11215 that do not support this intrinsic may ignore it.
11217 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
11218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11220 Syntax:
11221 """""""
11225       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
11227 Overview:
11228 """""""""
11230 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
11231 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
11232 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
11233 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
11234 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
11235 timings.
11237 Semantics:
11238 """"""""""
11240 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
11241 memory. Implementations are allowed to either return a application
11242 specific value or a system wide value. On backends without support, this
11243 is lowered to a constant 0.
11245 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
11246 running at and the host platform.
11248 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
11249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11251 Syntax:
11252 """""""
11256       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
11258 Overview:
11259 """""""""
11261 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
11262 in the specified range to the execution unit of the processor. On
11263 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
11264 flushes the instruction cache.
11266 Semantics:
11267 """"""""""
11269 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
11270 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
11271 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
11272 instructions or a system call, if cache flushing requires special
11273 privileges.
11275 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
11276 time library.
11278 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
11279 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
11281 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
11282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11284 Syntax:
11285 """""""
11289       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
11290                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
11292 Overview:
11293 """""""""
11295 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
11296 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
11297 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
11298 program at runtime.
11300 Arguments:
11301 """"""""""
11303 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11304 name of the entity being instrumented. This should generally be the
11305 (mangled) function name for a set of counters.
11307 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11308 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
11309 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
11310 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
11311 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
11313 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
11314 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
11316 Semantics:
11317 """"""""""
11319 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
11320 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
11321 structures and the code to increment the appropriate value, in a
11322 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
11323 the ``llvm-profdata`` tool.
11325 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
11326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11328 Syntax:
11329 """""""
11333       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
11334                                                   i32 <num-counters>,
11335                                                   i32 <index>, i64 <step>)
11337 Overview:
11338 """""""""
11340 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
11341 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
11342 argument to specify the step of the increment.
11344 Arguments:
11345 """"""""""
11346 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
11347 intrinsic.
11349 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
11351 Semantics:
11352 """"""""""
11353 See description of '``llvm.instrprof.increment``' instrinsic.
11356 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
11357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11359 Syntax:
11360 """""""
11364       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
11365                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
11366                                                  i32 <index>)
11368 Overview:
11369 """""""""
11371 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
11372 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
11373 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
11374 instrumented expressions take in a program at runtime.
11376 Arguments:
11377 """"""""""
11379 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11380 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
11381 (mangled) function name for a set of counters.
11383 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11384 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
11385 is an error if ``hash`` differs between two instances of
11386 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
11388 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
11389 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
11390 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
11391 supported value profiling kinds are enumerated through the
11392 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
11393 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
11394 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
11396 Semantics:
11397 """"""""""
11399 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
11400 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
11401 pass will generate the appropriate data structures and replace the
11402 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
11403 runtime library with proper arguments.
11405 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
11406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11408 Syntax:
11409 """""""
11413       declare i8* @llvm.thread.pointer()
11415 Overview:
11416 """""""""
11418 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
11419 pointer.
11421 Semantics:
11422 """"""""""
11424 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
11425 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
11426 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
11427 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
11428 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
11429 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
11430 this intrinsic.
11432 Standard C Library Intrinsics
11433 -----------------------------
11435 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
11436 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
11437 information about the alignment of the pointer arguments to the code
11438 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
11440 .. _int_memcpy:
11442 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
11443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11445 Syntax:
11446 """""""
11448 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
11449 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
11450 support all bit widths however.
11454       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11455                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11456       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11457                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11459 Overview:
11460 """""""""
11462 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11463 source location to the destination location.
11465 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
11466 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
11467 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
11469 Arguments:
11470 """"""""""
11472 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11473 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11474 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11475 boolean indicating a volatile access.
11477 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11478 for the first and second arguments.
11480 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
11481 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11482 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11484 Semantics:
11485 """"""""""
11487 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11488 source location to the destination location, which are not allowed to
11489 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
11490 to be aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11491 the argument.
11493 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11494 be appropriately aligned.
11496 .. _int_memmove:
11498 '``llvm.memmove``' Intrinsic
11499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11501 Syntax:
11502 """""""
11504 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
11505 bit width and for different address space. Not all targets support all
11506 bit widths however.
11510       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11511                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11512       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11513                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11515 Overview:
11516 """""""""
11518 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
11519 source location to the destination location. It is similar to the
11520 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
11521 overlap.
11523 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
11524 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
11525 argument and the pointers can be in specified address spaces.
11527 Arguments:
11528 """"""""""
11530 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11531 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11532 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11533 boolean indicating a volatile access.
11535 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11536 for the first and second arguments.
11538 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
11539 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
11540 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11542 Semantics:
11543 """"""""""
11545 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11546 source location to the destination location, which may overlap. It
11547 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
11548 aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11549 the argument.
11551 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11552 be appropriately aligned.
11554 .. _int_memset:
11556 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
11557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11559 Syntax:
11560 """""""
11562 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
11563 bit width and for different address spaces. However, not all targets
11564 support all bit widths.
11568       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
11569                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11570       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
11571                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11573 Overview:
11574 """""""""
11576 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
11577 particular byte value.
11579 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
11580 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
11581 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
11583 Arguments:
11584 """"""""""
11586 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
11587 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
11588 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
11589 is a boolean indicating a volatile access.
11591 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11592 for the first arguments.
11594 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
11595 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11596 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11598 Semantics:
11599 """"""""""
11601 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
11602 at the destination location. If the argument is known to be
11603 aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11604 the argument.
11606 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11607 be appropriately aligned.
11609 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
11610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11612 Syntax:
11613 """""""
11615 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
11616 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11617 all types however.
11621       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
11622       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
11623       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
11624       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
11625       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11627 Overview:
11628 """""""""
11630 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
11632 Arguments:
11633 """"""""""
11635 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11637 Semantics:
11638 """"""""""
11640 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
11641 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
11642 matches a conforming libm implementation.
11644 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11645 using a less accurate calculation.
11647 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
11648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11650 Syntax:
11651 """""""
11653 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
11654 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11655 all types however.
11659       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
11660       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
11661       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
11662       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
11663       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
11665 Overview:
11666 """""""""
11668 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11669 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
11670 multiplications is not defined. When a vector of floating-point type is
11671 used, the second argument remains a scalar integer value.
11673 Arguments:
11674 """"""""""
11676 The second argument is an integer power, and the first is a value to
11677 raise to that power.
11679 Semantics:
11680 """"""""""
11682 This function returns the first value raised to the second power with an
11683 unspecified sequence of rounding operations.
11685 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
11686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11688 Syntax:
11689 """""""
11691 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
11692 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11693 all types however.
11697       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
11698       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
11699       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
11700       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
11701       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11703 Overview:
11704 """""""""
11706 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
11708 Arguments:
11709 """"""""""
11711 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11713 Semantics:
11714 """"""""""
11716 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
11717 trapping or setting ``errno``.
11719 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11720 using a less accurate calculation.
11722 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
11723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11725 Syntax:
11726 """""""
11728 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
11729 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11730 all types however.
11734       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
11735       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
11736       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
11737       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
11738       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11740 Overview:
11741 """""""""
11743 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
11745 Arguments:
11746 """"""""""
11748 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11750 Semantics:
11751 """"""""""
11753 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
11754 trapping or setting ``errno``.
11756 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11757 using a less accurate calculation.
11759 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
11760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11762 Syntax:
11763 """""""
11765 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
11766 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11767 all types however.
11771       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
11772       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
11773       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
11774       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
11775       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
11777 Overview:
11778 """""""""
11780 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11781 specified (positive or negative) power.
11783 Arguments:
11784 """"""""""
11786 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11788 Semantics:
11789 """"""""""
11791 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
11792 trapping or setting ``errno``.
11794 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11795 using a less accurate calculation.
11797 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
11798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11800 Syntax:
11801 """""""
11803 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
11804 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11805 all types however.
11809       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
11810       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
11811       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
11812       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
11813       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11815 Overview:
11816 """""""""
11818 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
11819 value.
11821 Arguments:
11822 """"""""""
11824 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11826 Semantics:
11827 """"""""""
11829 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
11830 trapping or setting ``errno``.
11832 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11833 using a less accurate calculation.
11835 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
11836 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11838 Syntax:
11839 """""""
11841 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
11842 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11843 all types however.
11847       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
11848       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
11849       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
11850       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
11851       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11853 Overview:
11854 """""""""
11856 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
11857 specified value.
11859 Arguments:
11860 """"""""""
11862 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11864 Semantics:
11865 """"""""""
11867 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
11868 trapping or setting ``errno``.
11870 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11871 using a less accurate calculation.
11873 '``llvm.log.*``' Intrinsic
11874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11876 Syntax:
11877 """""""
11879 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
11880 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11881 all types however.
11885       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
11886       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
11887       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
11888       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
11889       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11891 Overview:
11892 """""""""
11894 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
11895 value.
11897 Arguments:
11898 """"""""""
11900 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11902 Semantics:
11903 """"""""""
11905 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
11906 trapping or setting ``errno``.
11908 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11909 using a less accurate calculation.
11911 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
11912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11914 Syntax:
11915 """""""
11917 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
11918 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11919 all types however.
11923       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
11924       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
11925       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
11926       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
11927       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11929 Overview:
11930 """""""""
11932 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
11933 specified value.
11935 Arguments:
11936 """"""""""
11938 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11940 Semantics:
11941 """"""""""
11943 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
11944 trapping or setting ``errno``.
11946 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11947 using a less accurate calculation.
11949 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
11950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11952 Syntax:
11953 """""""
11955 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
11956 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11957 all types however.
11961       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
11962       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
11963       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
11964       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
11965       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11967 Overview:
11968 """""""""
11970 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
11971 value.
11973 Arguments:
11974 """"""""""
11976 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11978 Semantics:
11979 """"""""""
11981 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
11982 trapping or setting ``errno``.
11984 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11985 using a less accurate calculation.
11987 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
11988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11990 Syntax:
11991 """""""
11993 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
11994 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11995 all types however.
11999       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
12000       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
12001       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
12002       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
12003       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
12005 Overview:
12006 """""""""
12008 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
12010 Arguments:
12011 """"""""""
12013 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
12015 Semantics:
12016 """"""""""
12018 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
12019 trapping or setting ``errno``.
12021 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12022 using a less accurate calculation.
12024 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
12025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12027 Syntax:
12028 """""""
12030 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
12031 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12032 all types however.
12036       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
12037       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
12038       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
12039       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
12040       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
12042 Overview:
12043 """""""""
12045 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
12046 operand.
12048 Arguments:
12049 """"""""""
12051 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12052 type.
12054 Semantics:
12055 """"""""""
12057 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
12058 would, and handles error conditions in the same way.
12060 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
12061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12063 Syntax:
12064 """""""
12066 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
12067 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12068 all types however.
12072       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
12073       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
12074       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12075       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12076       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12078 Overview:
12079 """""""""
12081 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
12082 arguments.
12085 Arguments:
12086 """"""""""
12088 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12089 type.
12091 Semantics:
12092 """"""""""
12094 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, except for handling of
12095 signaling NaNs. This match's the behavior of libm's fmin.
12097 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
12098 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
12099 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
12100 equal to both operands. This means that fmin(+/-0.0, +/-0.0) could
12101 return either -0.0 or 0.0.
12103 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
12104 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
12105 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
12106 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
12107 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
12108 ``llvm.canonicalize``).
12111 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
12112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12114 Syntax:
12115 """""""
12117 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
12118 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12119 all types however.
12123       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
12124       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
12125       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
12126       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12127       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
12129 Overview:
12130 """""""""
12132 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
12133 arguments.
12136 Arguments:
12137 """"""""""
12139 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12140 type.
12142 Semantics:
12143 """"""""""
12144 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum except for the handling of
12145 signaling NaNs. This matches the behavior of libm's fmax.
12147 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
12148 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
12149 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
12150 equal to both operands. This means that fmax(+/-0.0, +/-0.0) could
12151 return either -0.0 or 0.0.
12153 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
12154 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
12155 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
12156 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
12157 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
12158 ``llvm.canonicalize``).
12160 '``llvm.minimum.*``' Intrinsic
12161 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12163 Syntax:
12164 """""""
12166 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minimum`` on any
12167 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12168 all types however.
12172       declare float     @llvm.minimum.f32(float %Val0, float %Val1)
12173       declare double    @llvm.minimum.f64(double %Val0, double %Val1)
12174       declare x86_fp80  @llvm.minimum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12175       declare fp128     @llvm.minimum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12176       declare ppc_fp128 @llvm.minimum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12178 Overview:
12179 """""""""
12181 The '``llvm.minimum.*``' intrinsics return the minimum of the two
12182 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
12185 Arguments:
12186 """"""""""
12188 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12189 type.
12191 Semantics:
12192 """"""""""
12193 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the lesser
12194 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
12195 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
12196 IEEE 754-2018.
12198 '``llvm.maximum.*``' Intrinsic
12199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12201 Syntax:
12202 """""""
12204 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maximum`` on any
12205 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12206 all types however.
12210       declare float     @llvm.maximum.f32(float %Val0, float %Val1)
12211       declare double    @llvm.maximum.f64(double %Val0, double %Val1)
12212       declare x86_fp80  @llvm.maximum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12213       declare fp128     @llvm.maximum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12214       declare ppc_fp128 @llvm.maximum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12216 Overview:
12217 """""""""
12219 The '``llvm.maximum.*``' intrinsics return the maximum of the two
12220 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
12223 Arguments:
12224 """"""""""
12226 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12227 type.
12229 Semantics:
12230 """"""""""
12231 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the greater
12232 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
12233 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
12234 IEEE 754-2018.
12236 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
12237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12239 Syntax:
12240 """""""
12242 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
12243 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12244 all types however.
12248       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
12249       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
12250       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
12251       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
12252       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
12254 Overview:
12255 """""""""
12257 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
12258 first operand and the sign of the second operand.
12260 Arguments:
12261 """"""""""
12263 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12264 type.
12266 Semantics:
12267 """"""""""
12269 This function returns the same values as the libm ``copysign``
12270 functions would, and handles error conditions in the same way.
12272 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
12273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12275 Syntax:
12276 """""""
12278 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
12279 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12280 all types however.
12284       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
12285       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
12286       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
12287       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
12288       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12290 Overview:
12291 """""""""
12293 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
12295 Arguments:
12296 """"""""""
12298 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12299 type.
12301 Semantics:
12302 """"""""""
12304 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
12305 would, and handles error conditions in the same way.
12307 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
12308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12310 Syntax:
12311 """""""
12313 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
12314 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12315 all types however.
12319       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
12320       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
12321       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
12322       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
12323       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12325 Overview:
12326 """""""""
12328 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
12330 Arguments:
12331 """"""""""
12333 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12334 type.
12336 Semantics:
12337 """"""""""
12339 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
12340 would, and handles error conditions in the same way.
12342 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
12343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12345 Syntax:
12346 """""""
12348 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
12349 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12350 all types however.
12354       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
12355       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
12356       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
12357       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
12358       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12360 Overview:
12361 """""""""
12363 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12364 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
12366 Arguments:
12367 """"""""""
12369 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12370 type.
12372 Semantics:
12373 """"""""""
12375 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
12376 would, and handles error conditions in the same way.
12378 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
12379 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12381 Syntax:
12382 """""""
12384 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
12385 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12386 all types however.
12390       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
12391       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
12392       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
12393       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
12394       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12396 Overview:
12397 """""""""
12399 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12400 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
12401 operand isn't an integer.
12403 Arguments:
12404 """"""""""
12406 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12407 type.
12409 Semantics:
12410 """"""""""
12412 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
12413 would, and handles error conditions in the same way.
12415 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
12416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12418 Syntax:
12419 """""""
12421 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
12422 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12423 all types however.
12427       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
12428       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
12429       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
12430       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
12431       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12433 Overview:
12434 """""""""
12436 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12437 nearest integer.
12439 Arguments:
12440 """"""""""
12442 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12443 type.
12445 Semantics:
12446 """"""""""
12448 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
12449 functions would, and handles error conditions in the same way.
12451 '``llvm.round.*``' Intrinsic
12452 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12454 Syntax:
12455 """""""
12457 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
12458 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12459 all types however.
12463       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
12464       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
12465       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
12466       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
12467       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12469 Overview:
12470 """""""""
12472 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12473 nearest integer.
12475 Arguments:
12476 """"""""""
12478 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12479 type.
12481 Semantics:
12482 """"""""""
12484 This function returns the same values as the libm ``round``
12485 functions would, and handles error conditions in the same way.
12487 '``llvm.lround.*``' Intrinsic
12488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12490 Syntax:
12491 """""""
12493 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.lround`` on any
12494 floating-point type. Not all targets support all types however.
12498       declare i32 @llvm.lround.i32.f32(float %Val)
12499       declare i32 @llvm.lround.i32.f64(double %Val)
12500       declare i32 @llvm.lround.i32.f80(float %Val)
12501       declare i32 @llvm.lround.i32.f128(double %Val)
12502       declare i32 @llvm.lround.i32.ppcf128(double %Val)
12504       declare i64 @llvm.lround.i64.f32(float %Val)
12505       declare i64 @llvm.lround.i64.f64(double %Val)
12506       declare i64 @llvm.lround.i64.f80(float %Val)
12507       declare i64 @llvm.lround.i64.f128(double %Val)
12508       declare i64 @llvm.lround.i64.ppcf128(double %Val)
12510 Overview:
12511 """""""""
12513 The '``llvm.lround.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12514 nearest integer.
12516 Arguments:
12517 """"""""""
12519 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12521 Semantics:
12522 """"""""""
12524 This function returns the same values as the libm ``lround``
12525 functions would, but without setting errno.
12527 '``llvm.llround.*``' Intrinsic
12528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12530 Syntax:
12531 """""""
12533 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.llround`` on any
12534 floating-point type. Not all targets support all types however.
12538       declare i64 @llvm.lround.i64.f32(float %Val)
12539       declare i64 @llvm.lround.i64.f64(double %Val)
12540       declare i64 @llvm.lround.i64.f80(float %Val)
12541       declare i64 @llvm.lround.i64.f128(double %Val)
12542       declare i64 @llvm.lround.i64.ppcf128(double %Val)
12544 Overview:
12545 """""""""
12547 The '``llvm.llround.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12548 nearest integer.
12550 Arguments:
12551 """"""""""
12553 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12555 Semantics:
12556 """"""""""
12558 This function returns the same values as the libm ``llround``
12559 functions would, but without setting errno.
12561 '``llvm.lrint.*``' Intrinsic
12562 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12564 Syntax:
12565 """""""
12567 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.lrint`` on any
12568 floating-point type. Not all targets support all types however.
12572       declare i32 @llvm.lrint.i32.f32(float %Val)
12573       declare i32 @llvm.lrint.i32.f64(double %Val)
12574       declare i32 @llvm.lrint.i32.f80(float %Val)
12575       declare i32 @llvm.lrint.i32.f128(double %Val)
12576       declare i32 @llvm.lrint.i32.ppcf128(double %Val)
12578       declare i64 @llvm.lrint.i64.f32(float %Val)
12579       declare i64 @llvm.lrint.i64.f64(double %Val)
12580       declare i64 @llvm.lrint.i64.f80(float %Val)
12581       declare i64 @llvm.lrint.i64.f128(double %Val)
12582       declare i64 @llvm.lrint.i64.ppcf128(double %Val)
12584 Overview:
12585 """""""""
12587 The '``llvm.lrint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12588 nearest integer.
12590 Arguments:
12591 """"""""""
12593 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12595 Semantics:
12596 """"""""""
12598 This function returns the same values as the libm ``lrint``
12599 functions would, but without setting errno.
12601 '``llvm.llrint.*``' Intrinsic
12602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12604 Syntax:
12605 """""""
12607 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.llrint`` on any
12608 floating-point type. Not all targets support all types however.
12612       declare i64 @llvm.llrint.i64.f32(float %Val)
12613       declare i64 @llvm.llrint.i64.f64(double %Val)
12614       declare i64 @llvm.llrint.i64.f80(float %Val)
12615       declare i64 @llvm.llrint.i64.f128(double %Val)
12616       declare i64 @llvm.llrint.i64.ppcf128(double %Val)
12618 Overview:
12619 """""""""
12621 The '``llvm.llrint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12622 nearest integer.
12624 Arguments:
12625 """"""""""
12627 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12629 Semantics:
12630 """"""""""
12632 This function returns the same values as the libm ``llrint``
12633 functions would, but without setting errno.
12635 Bit Manipulation Intrinsics
12636 ---------------------------
12638 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
12639 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
12641 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
12642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12644 Syntax:
12645 """""""
12647 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
12648 integer type.
12652       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
12653       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
12654       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
12655       declare <4 x i32> @llvm.bitreverse.v4i32(<4 x i32> <id>)
12657 Overview:
12658 """""""""
12660 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
12661 bitpattern of an integer value or vector of integer values; for example
12662 ``0b10110110`` becomes ``0b01101101``.
12664 Semantics:
12665 """"""""""
12667 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
12668 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output. The vector
12669 intrinsics, such as ``llvm.bitreverse.v4i32``, operate on a per-element
12670 basis and the element order is not affected.
12672 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
12673 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12675 Syntax:
12676 """""""
12678 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
12679 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
12683       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
12684       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
12685       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
12686       declare <4 x i32> @llvm.bswap.v4i32(<4 x i32> <id>)
12688 Overview:
12689 """""""""
12691 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap an integer
12692 value or vector of integer values with an even number of bytes (positive
12693 multiple of 16 bits).
12695 Semantics:
12696 """"""""""
12698 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
12699 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
12700 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
12701 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
12702 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
12703 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
12704 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
12705 respectively). The vector intrinsics, such as ``llvm.bswap.v4i32``,
12706 operate on a per-element basis and the element order is not affected.
12708 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
12709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12711 Syntax:
12712 """""""
12714 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
12715 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
12716 support all bit widths or vector types, however.
12720       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
12721       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
12722       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
12723       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
12724       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
12725       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
12727 Overview:
12728 """""""""
12730 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
12731 in a value.
12733 Arguments:
12734 """"""""""
12736 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
12737 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
12738 match the argument type.
12740 Semantics:
12741 """"""""""
12743 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
12744 each element of a vector.
12746 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
12747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12749 Syntax:
12750 """""""
12752 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
12753 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
12754 targets support all bit widths or vector types, however.
12758       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12759       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12760       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12761       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12762       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12763       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12765 Overview:
12766 """""""""
12768 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
12769 leading zeros in a variable.
12771 Arguments:
12772 """"""""""
12774 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12775 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12776 type must match the first argument type.
12778 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12779 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12780 defined result. Historically some architectures did not provide a
12781 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12782 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12784 Semantics:
12785 """"""""""
12787 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
12788 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
12789 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
12790 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12791 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
12793 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
12794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12796 Syntax:
12797 """""""
12799 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
12800 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
12801 support all bit widths or vector types, however.
12805       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12806       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12807       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12808       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12809       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12810       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12812 Overview:
12813 """""""""
12815 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
12816 trailing zeros.
12818 Arguments:
12819 """"""""""
12821 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12822 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12823 type must match the first argument type.
12825 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12826 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12827 defined result. Historically some architectures did not provide a
12828 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12829 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12831 Semantics:
12832 """"""""""
12834 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
12835 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
12836 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
12837 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12838 ``llvm.cttz(2) = 1``.
12840 .. _int_overflow:
12842 '``llvm.fshl.*``' Intrinsic
12843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12845 Syntax:
12846 """""""
12848 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshl`` on any
12849 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12850 support all bit widths or vector types, however.
12854       declare i8  @llvm.fshl.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12855       declare i67 @llvm.fshl.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12856       declare <2 x i32> @llvm.fshl.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12858 Overview:
12859 """""""""
12861 The '``llvm.fshl``' family of intrinsic functions performs a funnel shift left:
12862 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12863 bits of the wide value), the combined value is shifted left, and the most
12864 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
12865 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
12866 to a rotate left operation. For vector types, the operation occurs for each
12867 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
12868 modulo the element size of the arguments.
12870 Arguments:
12871 """"""""""
12873 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12874 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12875 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12876 have the same type.
12878 Example:
12879 """"""""
12881 .. code-block:: text
12883       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: msb_extract((concat(x, y) << (z % 8)), 8)
12884       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 128 (0b10000000)
12885       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 120 (0b01111000)
12886       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 0   (0b00000000)
12888 '``llvm.fshr.*``' Intrinsic
12889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12891 Syntax:
12892 """""""
12894 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshr`` on any
12895 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12896 support all bit widths or vector types, however.
12900       declare i8  @llvm.fshr.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12901       declare i67 @llvm.fshr.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12902       declare <2 x i32> @llvm.fshr.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12904 Overview:
12905 """""""""
12907 The '``llvm.fshr``' family of intrinsic functions performs a funnel shift right:
12908 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12909 bits of the wide value), the combined value is shifted right, and the least
12910 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
12911 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
12912 to a rotate right operation. For vector types, the operation occurs for each
12913 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
12914 modulo the element size of the arguments.
12916 Arguments:
12917 """"""""""
12919 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12920 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12921 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12922 have the same type.
12924 Example:
12925 """"""""
12927 .. code-block:: text
12929       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: lsb_extract((concat(x, y) >> (z % 8)), 8)
12930       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 254 (0b11111110)
12931       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 225 (0b11100001)
12932       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 255 (0b11111111)
12934 Arithmetic with Overflow Intrinsics
12935 -----------------------------------
12937 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
12939 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
12940 element of this struct contains the result of the corresponding
12941 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
12942 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
12943 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
12944 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
12945 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
12947 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
12948 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
12949 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
12950 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
12951 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
12952 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
12953 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
12955 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
12956 values.
12958 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
12959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12961 Syntax:
12962 """""""
12964 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
12965 on any integer bit width or vectors of integers.
12969       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12970       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12971       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12972       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.sadd.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
12974 Overview:
12975 """""""""
12977 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12978 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
12979 occurred during the signed summation.
12981 Arguments:
12982 """"""""""
12984 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12985 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12986 bit width. The second element of the result structure must be of type
12987 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12988 addition.
12990 Semantics:
12991 """"""""""
12993 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12994 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
12995 first element of which is the signed summation, and the second element
12996 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
12997 overflow.
12999 Examples:
13000 """""""""
13002 .. code-block:: llvm
13004       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13005       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13006       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13007       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13009 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
13010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13012 Syntax:
13013 """""""
13015 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
13016 on any integer bit width or vectors of integers.
13020       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13021       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13022       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13023       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.uadd.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13025 Overview:
13026 """""""""
13028 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13029 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
13030 occurred during the unsigned summation.
13032 Arguments:
13033 """"""""""
13035 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13036 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13037 bit width. The second element of the result structure must be of type
13038 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13039 addition.
13041 Semantics:
13042 """"""""""
13044 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13045 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
13046 first element of which is the sum, and the second element of which is a
13047 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
13049 Examples:
13050 """""""""
13052 .. code-block:: llvm
13054       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13055       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13056       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13057       br i1 %obit, label %carry, label %normal
13059 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
13060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13062 Syntax:
13063 """""""
13065 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
13066 on any integer bit width or vectors of integers.
13070       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13071       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13072       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13073       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.ssub.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13075 Overview:
13076 """""""""
13078 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13079 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
13080 overflow occurred during the signed subtraction.
13082 Arguments:
13083 """"""""""
13085 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13086 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13087 bit width. The second element of the result structure must be of type
13088 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
13089 subtraction.
13091 Semantics:
13092 """"""""""
13094 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13095 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
13096 first element of which is the subtraction, and the second element of
13097 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
13098 overflow.
13100 Examples:
13101 """""""""
13103 .. code-block:: llvm
13105       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13106       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13107       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13108       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13110 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
13111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13113 Syntax:
13114 """""""
13116 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
13117 on any integer bit width or vectors of integers.
13121       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13122       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13123       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13124       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.usub.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13126 Overview:
13127 """""""""
13129 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13130 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
13131 overflow occurred during the unsigned subtraction.
13133 Arguments:
13134 """"""""""
13136 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13137 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13138 bit width. The second element of the result structure must be of type
13139 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13140 subtraction.
13142 Semantics:
13143 """"""""""
13145 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13146 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
13147 the first element of which is the subtraction, and the second element of
13148 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
13149 overflow.
13151 Examples:
13152 """""""""
13154 .. code-block:: llvm
13156       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13157       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13158       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13159       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13161 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
13162 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13164 Syntax:
13165 """""""
13167 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
13168 on any integer bit width or vectors of integers.
13172       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13173       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13174       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13175       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.smul.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13177 Overview:
13178 """""""""
13180 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13181 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
13182 overflow occurred during the signed multiplication.
13184 Arguments:
13185 """"""""""
13187 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13188 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13189 bit width. The second element of the result structure must be of type
13190 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
13191 multiplication.
13193 Semantics:
13194 """"""""""
13196 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13197 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
13198 the first element of which is the multiplication, and the second element
13199 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
13200 overflow.
13202 Examples:
13203 """""""""
13205 .. code-block:: llvm
13207       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13208       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13209       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13210       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13212 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
13213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13215 Syntax:
13216 """""""
13218 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
13219 on any integer bit width or vectors of integers.
13223       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13224       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13225       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13226       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.umul.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13228 Overview:
13229 """""""""
13231 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13232 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
13233 overflow occurred during the unsigned multiplication.
13235 Arguments:
13236 """"""""""
13238 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13239 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13240 bit width. The second element of the result structure must be of type
13241 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13242 multiplication.
13244 Semantics:
13245 """"""""""
13247 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13248 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
13249 the first element of which is the multiplication, and the second
13250 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
13251 resulted in an overflow.
13253 Examples:
13254 """""""""
13256 .. code-block:: llvm
13258       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13259       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13260       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13261       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13263 Saturation Arithmetic Intrinsics
13264 ---------------------------------
13266 Saturation arithmetic is a version of arithmetic in which operations are
13267 limited to a fixed range between a minimum and maximum value. If the result of
13268 an operation is greater than the maximum value, the result is set (or
13269 "clamped") to this maximum. If it is below the minimum, it is clamped to this
13270 minimum.
13273 '``llvm.sadd.sat.*``' Intrinsics
13274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13276 Syntax
13277 """""""
13279 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.sat``
13280 on any integer bit width or vectors of integers.
13284       declare i16 @llvm.sadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13285       declare i32 @llvm.sadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13286       declare i64 @llvm.sadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13287       declare <4 x i32> @llvm.sadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13289 Overview
13290 """""""""
13292 The '``llvm.sadd.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13293 saturation addition on the 2 arguments.
13295 Arguments
13296 """"""""""
13298 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13299 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13300 values that will undergo signed addition.
13302 Semantics:
13303 """"""""""
13305 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13306 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
13307 smallest signed value representable by this bit width.
13310 Examples
13311 """""""""
13313 .. code-block:: llvm
13315       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
13316       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 7
13317       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 2)  ; %res = -2
13318       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 -5)  ; %res = -8
13321 '``llvm.uadd.sat.*``' Intrinsics
13322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13324 Syntax
13325 """""""
13327 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.sat``
13328 on any integer bit width or vectors of integers.
13332       declare i16 @llvm.uadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13333       declare i32 @llvm.uadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13334       declare i64 @llvm.uadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13335       declare <4 x i32> @llvm.uadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13337 Overview
13338 """""""""
13340 The '``llvm.uadd.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13341 saturation addition on the 2 arguments.
13343 Arguments
13344 """"""""""
13346 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13347 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13348 values that will undergo unsigned addition.
13350 Semantics:
13351 """"""""""
13353 The maximum value this operation can clamp to is the largest unsigned value
13354 representable by the bit width of the arguments. Because this is an unsigned
13355 operation, the result will never saturate towards zero.
13358 Examples
13359 """""""""
13361 .. code-block:: llvm
13363       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
13364       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 11
13365       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 8, i4 8)  ; %res = 15
13368 '``llvm.ssub.sat.*``' Intrinsics
13369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13371 Syntax
13372 """""""
13374 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.sat``
13375 on any integer bit width or vectors of integers.
13379       declare i16 @llvm.ssub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13380       declare i32 @llvm.ssub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13381       declare i64 @llvm.ssub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13382       declare <4 x i32> @llvm.ssub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13384 Overview
13385 """""""""
13387 The '``llvm.ssub.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13388 saturation subtraction on the 2 arguments.
13390 Arguments
13391 """"""""""
13393 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13394 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13395 values that will undergo signed subtraction.
13397 Semantics:
13398 """"""""""
13400 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13401 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
13402 smallest signed value representable by this bit width.
13405 Examples
13406 """""""""
13408 .. code-block:: llvm
13410       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
13411       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = -4
13412       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 -4, i4 5)  ; %res = -8
13413       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 4, i4 -5)  ; %res = 7
13416 '``llvm.usub.sat.*``' Intrinsics
13417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13419 Syntax
13420 """""""
13422 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.sat``
13423 on any integer bit width or vectors of integers.
13427       declare i16 @llvm.usub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13428       declare i32 @llvm.usub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13429       declare i64 @llvm.usub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13430       declare <4 x i32> @llvm.usub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13432 Overview
13433 """""""""
13435 The '``llvm.usub.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13436 saturation subtraction on the 2 arguments.
13438 Arguments
13439 """"""""""
13441 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13442 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13443 values that will undergo unsigned subtraction.
13445 Semantics:
13446 """"""""""
13448 The minimum value this operation can clamp to is 0, which is the smallest
13449 unsigned value representable by the bit width of the unsigned arguments.
13450 Because this is an unsigned operation, the result will never saturate towards
13451 the largest possible value representable by this bit width.
13454 Examples
13455 """""""""
13457 .. code-block:: llvm
13459       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
13460       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = 0
13463 Fixed Point Arithmetic Intrinsics
13464 ---------------------------------
13466 A fixed point number represents a real data type for a number that has a fixed
13467 number of digits after a radix point (equivalent to the decimal point '.').
13468 The number of digits after the radix point is referred as the ``scale``. These
13469 are useful for representing fractional values to a specific precision. The
13470 following intrinsics perform fixed point arithmetic operations on 2 operands
13471 of the same scale, specified as the third argument.
13473 The `llvm.*mul.fix` family of intrinsic functions represents a multiplication
13474 of fixed point numbers through scaled integers. Therefore, fixed point
13475 multplication can be represented as
13478         %result = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 %a, i4 %b, i32 %scale)
13480         ; Expands to
13481         %a2 = sext i4 %a to i8
13482         %b2 = sext i4 %b to i8
13483         %mul = mul nsw nuw i8 %a, %b
13484         %scale2 = trunc i32 %scale to i8
13485         %r = ashr i8 %mul, i8 %scale2  ; this is for a target rounding down towards negative infinity
13486         %result = trunc i8 %r to i4
13488 For each of these functions, if the result cannot be represented exactly with
13489 the provided scale, the result is rounded. Rounding is unspecified since
13490 preferred rounding may vary for different targets. Rounding is specified
13491 through a target hook. Different pipelines should legalize or optimize this
13492 using the rounding specified by this hook if it is provided. Operations like
13493 constant folding, instruction combining, KnownBits, and ValueTracking should
13494 also use this hook, if provided, and not assume the direction of rounding. A
13495 rounded result must always be within one unit of precision from the true
13496 result. That is, the error between the returned result and the true result must
13497 be less than 1/2^(scale).
13500 '``llvm.smul.fix.*``' Intrinsics
13501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13503 Syntax
13504 """""""
13506 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.fix``
13507 on any integer bit width or vectors of integers.
13511       declare i16 @llvm.smul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13512       declare i32 @llvm.smul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13513       declare i64 @llvm.smul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13514       declare <4 x i32> @llvm.smul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13516 Overview
13517 """""""""
13519 The '``llvm.smul.fix``' family of intrinsic functions perform signed
13520 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
13522 Arguments
13523 """"""""""
13525 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13526 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
13527 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
13528 values that will undergo signed fixed point multiplication. The argument
13529 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13530 integer.
13532 Semantics:
13533 """"""""""
13535 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13536 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13537 in the third argument.
13539 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13540 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13541 direction is unspecified.
13543 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
13544 the fixed point type.
13547 Examples
13548 """""""""
13550 .. code-block:: llvm
13552       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13553       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13554       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -2, i32 1)  ; %res = -3 (1.5 x -1 = -1.5)
13556       ; The result in the following could be rounded up to -2 or down to -2.5
13557       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -3, i32 1)  ; %res = -5 (or -4) (1.5 x -1.5 = -2.25)
13560 '``llvm.umul.fix.*``' Intrinsics
13561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13563 Syntax
13564 """""""
13566 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.fix``
13567 on any integer bit width or vectors of integers.
13571       declare i16 @llvm.umul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13572       declare i32 @llvm.umul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13573       declare i64 @llvm.umul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13574       declare <4 x i32> @llvm.umul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13576 Overview
13577 """""""""
13579 The '``llvm.umul.fix``' family of intrinsic functions perform unsigned
13580 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
13582 Arguments
13583 """"""""""
13585 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13586 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
13587 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
13588 values that will undergo unsigned fixed point multiplication. The argument
13589 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13590 integer.
13592 Semantics:
13593 """"""""""
13595 This operation performs unsigned fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13596 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13597 in the third argument.
13599 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13600 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13601 direction is unspecified.
13603 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
13604 the fixed point type.
13607 Examples
13608 """""""""
13610 .. code-block:: llvm
13612       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13613       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13615       ; The result in the following could be rounded down to 3.5 or up to 4
13616       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 15, i4 1, i32 1)  ; %res = 7 (or 8) (7.5 x 0.5 = 3.75)
13619 '``llvm.smul.fix.sat.*``' Intrinsics
13620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13622 Syntax
13623 """""""
13625 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.fix.sat``
13626 on any integer bit width or vectors of integers.
13630       declare i16 @llvm.smul.fix.sat.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13631       declare i32 @llvm.smul.fix.sat.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13632       declare i64 @llvm.smul.fix.sat.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13633       declare <4 x i32> @llvm.smul.fix.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13635 Overview
13636 """""""""
13638 The '``llvm.smul.fix.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13639 fixed point saturation multiplication on 2 arguments of the same scale.
13641 Arguments
13642 """"""""""
13644 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13645 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13646 values that will undergo signed fixed point multiplication. The argument
13647 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13648 integer.
13650 Semantics:
13651 """"""""""
13653 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13654 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13655 in the third argument.
13657 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13658 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13659 direction is unspecified.
13661 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13662 representable by the bit width of the first 2 arguments. The minimum value is the
13663 smallest signed value representable by this bit width.
13666 Examples
13667 """""""""
13669 .. code-block:: llvm
13671       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13672       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13673       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 -2, i32 1)  ; %res = -3 (1.5 x -1 = -1.5)
13675       ; The result in the following could be rounded up to -2 or down to -2.5
13676       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 -3, i32 1)  ; %res = -5 (or -4) (1.5 x -1.5 = -2.25)
13678       ; Saturation
13679       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 7, i4 2, i32 0)  ; %res = 7
13680       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 7, i4 2, i32 2)  ; %res = 7
13681       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 -8, i4 2, i32 2)  ; %res = -8
13682       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 -8, i4 -2, i32 2)  ; %res = 7
13684       ; Scale can affect the saturation result
13685       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 2, i4 4, i32 0)  ; %res = 7 (2 x 4 -> clamped to 7)
13686       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 2, i4 4, i32 1)  ; %res = 4 (1 x 2 = 2)
13689 Specialised Arithmetic Intrinsics
13690 ---------------------------------
13692 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
13693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13695 Syntax:
13696 """""""
13700       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
13701       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
13703 Overview:
13704 """""""""
13706 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
13707 encoding of a floating-point number. This canonicalization is useful for
13708 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
13709 defined by IEEE-754-2008 to be:
13713       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
13714       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
13715       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
13717 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
13718 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
13719 according to section 6.2.
13721 Examples of non-canonical encodings:
13723 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
13724   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
13725 - Many normal decimal floating-point numbers have non-canonical alternative
13726   encodings.
13727 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
13728   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
13729   a zero of the same sign by this operation.
13731 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
13732 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
13733 quiet NaN result.
13735 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
13736 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
13737 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
13738 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
13740 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
13742 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
13743 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
13744   to ``(x == y)``
13746 Additionally, the sign of zero must be conserved:
13747 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
13749 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
13750 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
13751 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
13752 usual methods.
13754 The canonicalization operation may be optimized away if:
13756 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
13757   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
13758 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
13759   operations. That is, the bits of the floating-point value are not examined.
13761 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
13762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13764 Syntax:
13765 """""""
13769       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
13770       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
13772 Overview:
13773 """""""""
13775 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
13776 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
13777 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
13778 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
13779 and add instructions.
13781 Arguments:
13782 """"""""""
13784 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
13785 multiplicands, a and b, and an addend c.
13787 Semantics:
13788 """"""""""
13790 The expression:
13794       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
13796 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
13797 not be performed between the multiplication and addition steps if the
13798 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
13799 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
13800 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
13801 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
13803 Examples:
13804 """""""""
13806 .. code-block:: llvm
13808       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
13811 Experimental Vector Reduction Intrinsics
13812 ----------------------------------------
13814 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
13815 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
13816 respective operation across all elements of the vector, returning a single
13817 scalar result of the same element type.
13820 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
13821 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13823 Syntax:
13824 """""""
13828       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %a)
13829       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %a)
13831 Overview:
13832 """""""""
13834 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
13835 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13836 the element-type of the vector input.
13838 Arguments:
13839 """"""""""
13840 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13842 '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.*``' Intrinsic
13843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13845 Syntax:
13846 """""""
13850       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %a)
13851       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f64.v2f64(double %start_value, <2 x double> %a)
13853 Overview:
13854 """""""""
13856 The '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.*``' intrinsics do a floating-point
13857 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13858 matches the element-type of the vector input.
13860 If the intrinsic call has the 'reassoc' or 'fast' flags set, then the
13861 reduction will not preserve the associativity of an equivalent scalarized
13862 counterpart. Otherwise the reduction will be *ordered*, thus implying that
13863 the operation respects the associativity of a scalarized reduction.
13866 Arguments:
13867 """"""""""
13868 The first argument to this intrinsic is a scalar start value for the reduction.
13869 The type of the start value matches the element-type of the vector input.
13870 The second argument must be a vector of floating-point values.
13872 Examples:
13873 """""""""
13877       %unord = call reassoc float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float 0.0, <4 x float> %input) ; unordered reduction
13878       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %input) ; ordered reduction
13881 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
13882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13884 Syntax:
13885 """""""
13889       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> %a)
13890       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.v2i64(<2 x i64> %a)
13892 Overview:
13893 """""""""
13895 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
13896 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13897 the element-type of the vector input.
13899 Arguments:
13900 """"""""""
13901 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13903 '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.*``' Intrinsic
13904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13906 Syntax:
13907 """""""
13911       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %a)
13912       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f64.v2f64(double %start_value, <2 x double> %a)
13914 Overview:
13915 """""""""
13917 The '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.*``' intrinsics do a floating-point
13918 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13919 matches the element-type of the vector input.
13921 If the intrinsic call has the 'reassoc' or 'fast' flags set, then the
13922 reduction will not preserve the associativity of an equivalent scalarized
13923 counterpart. Otherwise the reduction will be *ordered*, thus implying that
13924 the operation respects the associativity of a scalarized reduction.
13927 Arguments:
13928 """"""""""
13929 The first argument to this intrinsic is a scalar start value for the reduction.
13930 The type of the start value matches the element-type of the vector input.
13931 The second argument must be a vector of floating-point values.
13933 Examples:
13934 """""""""
13938       %unord = call reassoc float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float 1.0, <4 x float> %input) ; unordered reduction
13939       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %input) ; ordered reduction
13941 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
13942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13944 Syntax:
13945 """""""
13949       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.v4i32(<4 x i32> %a)
13951 Overview:
13952 """""""""
13954 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
13955 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13956 the element-type of the vector input.
13958 Arguments:
13959 """"""""""
13960 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13962 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
13963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13965 Syntax:
13966 """""""
13970       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.v4i32(<4 x i32> %a)
13972 Overview:
13973 """""""""
13975 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
13976 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
13977 element-type of the vector input.
13979 Arguments:
13980 """"""""""
13981 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13983 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
13984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13986 Syntax:
13987 """""""
13991       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.v4i32(<4 x i32> %a)
13993 Overview:
13994 """""""""
13996 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
13997 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13998 the element-type of the vector input.
14000 Arguments:
14001 """"""""""
14002 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14004 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
14005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14007 Syntax:
14008 """""""
14012       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.v4i32(<4 x i32> %a)
14014 Overview:
14015 """""""""
14017 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
14018 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14019 matches the element-type of the vector input.
14021 Arguments:
14022 """"""""""
14023 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14025 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
14026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14028 Syntax:
14029 """""""
14033       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.v4i32(<4 x i32> %a)
14035 Overview:
14036 """""""""
14038 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
14039 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14040 matches the element-type of the vector input.
14042 Arguments:
14043 """"""""""
14044 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14046 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
14047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14049 Syntax:
14050 """""""
14054       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.v4i32(<4 x i32> %a)
14056 Overview:
14057 """""""""
14059 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
14060 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
14061 return type matches the element-type of the vector input.
14063 Arguments:
14064 """"""""""
14065 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14067 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
14068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14070 Syntax:
14071 """""""
14075       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.v4i32(<4 x i32> %a)
14077 Overview:
14078 """""""""
14080 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
14081 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
14082 return type matches the element-type of the vector input.
14084 Arguments:
14085 """"""""""
14086 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14088 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
14089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14091 Syntax:
14092 """""""
14096       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.v4f32(<4 x float> %a)
14097       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.v2f64(<2 x double> %a)
14099 Overview:
14100 """""""""
14102 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating-point
14103 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14104 matches the element-type of the vector input.
14106 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
14107 assume that NaNs are not present in the input vector.
14109 Arguments:
14110 """"""""""
14111 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
14113 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
14114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14116 Syntax:
14117 """""""
14121       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.v4f32(<4 x float> %a)
14122       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.v2f64(<2 x double> %a)
14124 Overview:
14125 """""""""
14127 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating-point
14128 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14129 matches the element-type of the vector input.
14131 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
14132 assume that NaNs are not present in the input vector.
14134 Arguments:
14135 """"""""""
14136 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
14138 Half Precision Floating-Point Intrinsics
14139 ----------------------------------------
14141 For most target platforms, half precision floating-point is a
14142 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
14143 but does not support computation in the format.
14145 This means that code must first load the half-precision floating-point
14146 value as an i16, then convert it to float with
14147 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
14148 then be performed on the float value (including extending to double
14149 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
14150 if needed, then converted to i16 with
14151 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
14152 i16 value.
14154 .. _int_convert_to_fp16:
14156 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
14157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14159 Syntax:
14160 """""""
14164       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
14165       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
14167 Overview:
14168 """""""""
14170 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
14171 conventional floating-point type to half precision floating-point format.
14173 Arguments:
14174 """"""""""
14176 The intrinsic function contains single argument - the value to be
14177 converted.
14179 Semantics:
14180 """"""""""
14182 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
14183 conventional floating-point format to half precision floating-point format. The
14184 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
14186 Examples:
14187 """""""""
14189 .. code-block:: llvm
14191       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
14192       store i16 %res, i16* @x, align 2
14194 .. _int_convert_from_fp16:
14196 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
14197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14199 Syntax:
14200 """""""
14204       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
14205       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
14207 Overview:
14208 """""""""
14210 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
14211 conversion from half precision floating-point format to single precision
14212 floating-point format.
14214 Arguments:
14215 """"""""""
14217 The intrinsic function contains single argument - the value to be
14218 converted.
14220 Semantics:
14221 """"""""""
14223 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
14224 conversion from half single precision floating-point format to single
14225 precision floating-point format. The input half-float value is
14226 represented by an ``i16`` value.
14228 Examples:
14229 """""""""
14231 .. code-block:: llvm
14233       %a = load i16, i16* @x, align 2
14234       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
14236 .. _dbg_intrinsics:
14238 Debugger Intrinsics
14239 -------------------
14241 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
14242 prefix), are described in the `LLVM Source Level
14243 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
14244 document.
14246 Exception Handling Intrinsics
14247 -----------------------------
14249 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
14250 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
14251 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
14253 .. _int_trampoline:
14255 Trampoline Intrinsics
14256 ---------------------
14258 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
14259 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
14260 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
14261 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
14262 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
14263 stack, which also contains code to splice the nest value into the
14264 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
14265 extension.
14267 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
14268 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
14269 It can be created as follows:
14271 .. code-block:: llvm
14273       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
14274       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
14275       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
14276       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
14277       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
14279 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
14280 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
14282 .. _int_it:
14284 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
14285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14287 Syntax:
14288 """""""
14292       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
14294 Overview:
14295 """""""""
14297 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
14298 turning it into a trampoline.
14300 Arguments:
14301 """"""""""
14303 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
14304 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
14305 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
14306 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
14307 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
14308 front-end that generates this intrinsic needs to have some
14309 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
14310 bitcast to an ``i8*``.
14312 Semantics:
14313 """"""""""
14315 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
14316 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
14317 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
14318 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
14319 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
14320 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
14321 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
14322 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
14323 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
14324 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
14325 modified, then the effect of any later call to the returned function
14326 pointer is undefined.
14328 .. _int_at:
14330 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
14331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14333 Syntax:
14334 """""""
14338       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
14340 Overview:
14341 """""""""
14343 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
14344 a trampoline (passed as ``tramp``).
14346 Arguments:
14347 """"""""""
14349 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
14350 code filled in by a previous call to
14351 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
14353 Semantics:
14354 """"""""""
14356 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
14357 different than the address where the trampoline is actually stored. This
14358 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
14359 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
14360 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
14362 .. _int_mload_mstore:
14364 Masked Vector Load and Store Intrinsics
14365 ---------------------------------------
14367 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.
14369 .. _int_mload:
14371 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
14372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14374 Syntax:
14375 """""""
14376 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
14380       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14381       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
14382       ;; The data is a vector of pointers to double
14383       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
14384       ;; The data is a vector of function pointers
14385       declare <8 x i32 ()*> @llvm.masked.load.v8p0f_i32f.p0v8p0f_i32f (<8 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x i32 ()*> <passthru>)
14387 Overview:
14388 """""""""
14390 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.
14393 Arguments:
14394 """"""""""
14396 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.
14399 Semantics:
14400 """"""""""
14402 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.
14403 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.
14408        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
14410        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
14411        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
14412        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
14414 .. _int_mstore:
14416 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
14417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14419 Syntax:
14420 """""""
14421 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
14425        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
14426        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
14427        ;; The data is a vector of pointers to double
14428        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
14429        ;; The data is a vector of function pointers
14430        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
14432 Overview:
14433 """""""""
14435 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.
14437 Arguments:
14438 """"""""""
14440 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.
14443 Semantics:
14444 """"""""""
14446 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.
14447 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.
14451        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
14453        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
14454        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
14455        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
14456        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
14459 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
14460 -------------------------------------------
14462 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.
14464 .. _int_mgather:
14466 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
14467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14469 Syntax:
14470 """""""
14471 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.
14475       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14476       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64.v2p1f64     (<2 x double addrspace(1)*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
14477       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
14479 Overview:
14480 """""""""
14482 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.
14485 Arguments:
14486 """"""""""
14488 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.
14491 Semantics:
14492 """"""""""
14494 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.
14495 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.
14500        %res = call <4 x double> @llvm.masked.gather.v4f64.v4p0f64 (<4 x double*> %ptrs, i32 8, <4 x i1> <i1 true, i1 true, i1 true, i1 true>, <4 x double> undef)
14502        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
14503        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
14504        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
14505        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
14506        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
14508        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
14509        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
14510        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
14511        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
14513        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
14514        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
14515        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
14516        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
14518 .. _int_mscatter:
14520 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
14521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14523 Syntax:
14524 """""""
14525 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.
14529        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
14530        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
14531        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
14533 Overview:
14534 """""""""
14536 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.
14538 Arguments:
14539 """"""""""
14541 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.
14544 Semantics:
14545 """"""""""
14547 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.
14551        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
14552        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
14554        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
14555        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
14556        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
14557        ..
14558        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
14559        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
14560        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
14561        ..
14562        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
14563        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
14564        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
14565        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
14566        ..
14567        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
14570 Masked Vector Expanding Load and Compressing Store Intrinsics
14571 -------------------------------------------------------------
14573 LLVM provides intrinsics for expanding load and compressing store operations. Data selected from a vector according to a mask is stored in consecutive memory addresses (compressed store), and vice-versa (expanding load). These operations effective map to "if (cond.i) a[j++] = v.i" and "if (cond.i) v.i = a[j++]" patterns, respectively. Note that when the mask starts with '1' bits followed by '0' bits, these operations are identical to :ref:`llvm.masked.store <int_mstore>` and :ref:`llvm.masked.load <int_mload>`.
14575 .. _int_expandload:
14577 '``llvm.masked.expandload.*``' Intrinsics
14578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14580 Syntax:
14581 """""""
14582 This is an overloaded intrinsic. Several values of integer, floating point or pointer data type are loaded from consecutive memory addresses and stored into the elements of a vector according to the mask.
14586       declare <16 x float>  @llvm.masked.expandload.v16f32 (float* <ptr>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14587       declare <2 x i64>     @llvm.masked.expandload.v2i64 (i64* <ptr>, <2 x i1>  <mask>, <2 x i64> <passthru>)
14589 Overview:
14590 """""""""
14592 Reads a number of scalar values sequentially from memory location provided in '``ptr``' and spreads them in a vector. The '``mask``' holds a bit for each vector lane. The number of elements read from memory is equal to the number of '1' bits in the mask. The loaded elements are positioned in the destination vector according to the sequence of '1' and '0' bits in the mask. E.g., if the mask vector is '10010001', "explandload" reads 3 values from memory addresses ptr, ptr+1, ptr+2 and places them in lanes 0, 3 and 7 accordingly. The masked-off lanes are filled by elements from the corresponding lanes of the '``passthru``' operand.
14595 Arguments:
14596 """"""""""
14598 The first operand is the base pointer for the load. It has the same underlying type as the element of the returned vector. The second operand, mask, is a vector of boolean values with the same number of elements as the return type. The third is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type and the type of the '``passthru``' operand have the same vector type.
14600 Semantics:
14601 """"""""""
14603 The '``llvm.masked.expandload``' intrinsic is designed for reading multiple scalar values from adjacent memory addresses into possibly non-adjacent vector lanes. It is useful for targets that support vector expanding loads and allows vectorizing loop with cross-iteration dependency like in the following example:
14605 .. code-block:: c
14607     // In this loop we load from B and spread the elements into array A.
14608     double *A, B; int *C;
14609     for (int i = 0; i < size; ++i) {
14610       if (C[i] != 0)
14611         A[i] = B[j++];
14612     }
14615 .. code-block:: llvm
14617     ; Load several elements from array B and expand them in a vector.
14618     ; The number of loaded elements is equal to the number of '1' elements in the Mask.
14619     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.expandload.v8f64(double* %Bptr, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
14620     ; Store the result in A
14621     call void @llvm.masked.store.v8f64.p0v8f64(<8 x double> %Tmp, <8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask)
14623     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
14624     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
14625     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
14626     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
14627     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
14630 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of conditional scalar load operations and shuffles.
14631 If all mask elements are '1', the intrinsic behavior is equivalent to the regular unmasked vector load.
14633 .. _int_compressstore:
14635 '``llvm.masked.compressstore.*``' Intrinsics
14636 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14638 Syntax:
14639 """""""
14640 This is an overloaded intrinsic. A number of scalar values of integer, floating point or pointer data type are collected from an input vector and stored into adjacent memory addresses. A mask defines which elements to collect from the vector.
14644       declare void @llvm.masked.compressstore.v8i32  (<8  x i32>   <value>, i32*   <ptr>, <8  x i1> <mask>)
14645       declare void @llvm.masked.compressstore.v16f32 (<16 x float> <value>, float* <ptr>, <16 x i1> <mask>)
14647 Overview:
14648 """""""""
14650 Selects elements from input vector '``value``' according to the '``mask``'. All selected elements are written into adjacent memory addresses starting at address '`ptr`', from lower to higher. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to select elements to be stored. The number of elements to be stored is equal to the number of active bits in the mask.
14652 Arguments:
14653 """"""""""
14655 The first operand is the input vector, from which elements are collected and written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the element of the input vector operand. The third operand is the mask, a vector of boolean values. The mask and the input vector must have the same number of vector elements.
14658 Semantics:
14659 """"""""""
14661 The '``llvm.masked.compressstore``' intrinsic is designed for compressing data in memory. It allows to collect elements from possibly non-adjacent lanes of a vector and store them contiguously in memory in one IR operation. It is useful for targets that support compressing store operations and allows vectorizing loops with cross-iteration dependences like in the following example:
14663 .. code-block:: c
14665     // In this loop we load elements from A and store them consecutively in B
14666     double *A, B; int *C;
14667     for (int i = 0; i < size; ++i) {
14668       if (C[i] != 0)
14669         B[j++] = A[i]
14670     }
14673 .. code-block:: llvm
14675     ; Load elements from A.
14676     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.load.v8f64.p0v8f64(<8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
14677     ; Store all selected elements consecutively in array B
14678     call <void> @llvm.masked.compressstore.v8f64(<8 x double> %Tmp, double* %Bptr, <8 x i1> %Mask)
14680     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
14681     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
14682     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
14683     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
14684     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
14687 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
14690 Memory Use Markers
14691 ------------------
14693 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
14694 memory objects and ranges where variables are immutable.
14696 .. _int_lifestart:
14698 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
14699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14701 Syntax:
14702 """""""
14706       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14708 Overview:
14709 """""""""
14711 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
14712 object's lifetime.
14714 Arguments:
14715 """"""""""
14717 The first argument is a constant integer representing the size of the
14718 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14719 to the object.
14721 Semantics:
14722 """"""""""
14724 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
14725 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
14726 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
14727 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
14729 .. _int_lifeend:
14731 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
14732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14734 Syntax:
14735 """""""
14739       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14741 Overview:
14742 """""""""
14744 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
14745 object's lifetime.
14747 Arguments:
14748 """"""""""
14750 The first argument is a constant integer representing the size of the
14751 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14752 to the object.
14754 Semantics:
14755 """"""""""
14757 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
14758 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
14759 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
14760 object following this intrinsic may be removed as dead.
14762 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
14763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14765 Syntax:
14766 """""""
14767 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
14771       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14773 Overview:
14774 """""""""
14776 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
14777 a memory object will not change.
14779 Arguments:
14780 """"""""""
14782 The first argument is a constant integer representing the size of the
14783 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14784 to the object.
14786 Semantics:
14787 """"""""""
14789 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
14790 the return value, the referenced memory location is constant and
14791 unchanging.
14793 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
14794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14796 Syntax:
14797 """""""
14798 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
14802       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14804 Overview:
14805 """""""""
14807 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
14808 memory object are mutable.
14810 Arguments:
14811 """"""""""
14813 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
14814 The second argument is a constant integer representing the size of the
14815 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
14816 pointer to the object.
14818 Semantics:
14819 """"""""""
14821 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
14823 '``llvm.launder.invariant.group``' Intrinsic
14824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14826 Syntax:
14827 """""""
14828 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
14829 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
14830 argument.
14834       declare i8* @llvm.launder.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
14836 Overview:
14837 """""""""
14839 The '``llvm.launder.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
14840 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new
14841 pointer value that carries fresh invariant group information. It is an
14842 experimental intrinsic, which means that its semantics might change in the
14843 future.
14846 Arguments:
14847 """"""""""
14849 The ``llvm.launder.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
14850 to the memory.
14852 Semantics:
14853 """"""""""
14855 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
14856 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
14857 It does not read any accessible memory and the execution can be speculated.
14859 '``llvm.strip.invariant.group``' Intrinsic
14860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14862 Syntax:
14863 """""""
14864 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
14865 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
14866 argument.
14870       declare i8* @llvm.strip.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
14872 Overview:
14873 """""""""
14875 The '``llvm.strip.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
14876 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new pointer
14877 value that does not carry the invariant information. It is an experimental
14878 intrinsic, which means that its semantics might change in the future.
14881 Arguments:
14882 """"""""""
14884 The ``llvm.strip.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
14885 to the memory.
14887 Semantics:
14888 """"""""""
14890 Returns another pointer that aliases its argument but which has no associated
14891 ``invariant.group`` metadata.
14892 It does not read any memory and can be speculated.
14896 .. _constrainedfp:
14898 Constrained Floating-Point Intrinsics
14899 -------------------------------------
14901 These intrinsics are used to provide special handling of floating-point
14902 operations when specific rounding mode or floating-point exception behavior is
14903 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
14904 round-to-nearest and that floating-point exceptions will not be monitored.
14905 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
14906 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
14907 optimize FP code when the default behavior is used.
14909 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating-point operation.  The
14910 first two arguments and the return value are the same as the corresponding FP
14911 operation.
14913 The third argument is a metadata argument specifying the rounding mode to be
14914 assumed. This argument must be one of the following strings:
14918       "round.dynamic"
14919       "round.tonearest"
14920       "round.downward"
14921       "round.upward"
14922       "round.towardzero"
14924 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
14925 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
14926 depend on rounding mode may be performed in this case.
14928 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
14929 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
14930 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
14931 with the specified rounding mode.
14933 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
14934 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
14935 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
14936 transformation is legal for all other rounding modes.
14938 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
14939 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
14940 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
14941 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
14942 runtime results in undefined behavior.
14944 The fourth argument to the constrained floating-point intrinsics specifies the
14945 required exception behavior.  This argument must be one of the following
14946 strings:
14950       "fpexcept.ignore"
14951       "fpexcept.maytrap"
14952       "fpexcept.strict"
14954 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
14955 exception status flags will not be read and that floating-point exceptions will
14956 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
14957 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
14958 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
14959 other possible values of this argument.
14961 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
14962 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
14963 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
14964 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
14965 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
14966 folding.
14968 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
14969 strictly preserve the floating-point exception semantics of the original code.
14970 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
14971 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
14972 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
14973 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
14974 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
14975 unmasks FP exceptions.
14977 The number and order of floating-point exceptions is NOT guaranteed.  For
14978 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
14979 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
14980 time.
14983 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
14984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14986 Syntax:
14987 """""""
14991       declare <type>
14992       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
14993                                           metadata <rounding mode>,
14994                                           metadata <exception behavior>)
14996 Overview:
14997 """""""""
14999 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
15000 two operands.
15003 Arguments:
15004 """"""""""
15006 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
15007 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15008 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15010 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15011 behavior as described above.
15013 Semantics:
15014 """"""""""
15016 The value produced is the floating-point sum of the two value operands and has
15017 the same type as the operands.
15020 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
15021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15023 Syntax:
15024 """""""
15028       declare <type>
15029       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
15030                                           metadata <rounding mode>,
15031                                           metadata <exception behavior>)
15033 Overview:
15034 """""""""
15036 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
15037 of its two operands.
15040 Arguments:
15041 """"""""""
15043 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
15044 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15045 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15047 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15048 behavior as described above.
15050 Semantics:
15051 """"""""""
15053 The value produced is the floating-point difference of the two value operands
15054 and has the same type as the operands.
15057 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
15058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15060 Syntax:
15061 """""""
15065       declare <type>
15066       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
15067                                           metadata <rounding mode>,
15068                                           metadata <exception behavior>)
15070 Overview:
15071 """""""""
15073 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
15074 its two operands.
15077 Arguments:
15078 """"""""""
15080 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
15081 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15082 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15084 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15085 behavior as described above.
15087 Semantics:
15088 """"""""""
15090 The value produced is the floating-point product of the two value operands and
15091 has the same type as the operands.
15094 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
15095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15097 Syntax:
15098 """""""
15102       declare <type>
15103       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
15104                                           metadata <rounding mode>,
15105                                           metadata <exception behavior>)
15107 Overview:
15108 """""""""
15110 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
15111 its two operands.
15114 Arguments:
15115 """"""""""
15117 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
15118 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15119 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15121 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15122 behavior as described above.
15124 Semantics:
15125 """"""""""
15127 The value produced is the floating-point quotient of the two value operands and
15128 has the same type as the operands.
15131 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
15132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15134 Syntax:
15135 """""""
15139       declare <type>
15140       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
15141                                           metadata <rounding mode>,
15142                                           metadata <exception behavior>)
15144 Overview:
15145 """""""""
15147 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
15148 from the division of its two operands.
15151 Arguments:
15152 """"""""""
15154 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
15155 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15156 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15158 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15159 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
15160 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
15161 consistency with the other constrained floating-point intrinsics.
15163 Semantics:
15164 """"""""""
15166 The value produced is the floating-point remainder from the division of the two
15167 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
15168 same sign as the dividend.
15170 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
15171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15173 Syntax:
15174 """""""
15178       declare <type>
15179       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
15180                                           metadata <rounding mode>,
15181                                           metadata <exception behavior>)
15183 Overview:
15184 """""""""
15186 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
15187 fused-multiply-add operation on its operands.
15189 Arguments:
15190 """"""""""
15192 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
15193 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector
15194 <t_vector>` of floating-point values. All arguments must have identical types.
15196 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
15197 as described above.
15199 Semantics:
15200 """"""""""
15202 The result produced is the product of the first two operands added to the third
15203 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
15204 precision.
15206 '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``' Intrinsic
15207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15209 Syntax:
15210 """""""
15214       declare <ty2>
15215       @llvm.experimental.constrained.fptrunc(<type> <value>,
15216                                           metadata <rounding mode>,
15217                                           metadata <exception behavior>)
15219 Overview:
15220 """""""""
15222 The '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``' intrinsic truncates ``value``
15223 to type ``ty2``.
15225 Arguments:
15226 """"""""""
15228 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``'
15229 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15230 <t_vector>` of floating point values. This argument must be larger in size
15231 than the result.
15233 The second and third arguments specify the rounding mode and exception 
15234 behavior as described above.
15236 Semantics:
15237 """"""""""
15239 The result produced is a floating point value truncated to be smaller in size
15240 than the operand.
15242 '``llvm.experimental.constrained.fpext``' Intrinsic
15243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15245 Syntax:
15246 """""""
15250       declare <ty2>
15251       @llvm.experimental.constrained.fpext(<type> <value>,
15252                                           metadata <exception behavior>)
15254 Overview:
15255 """""""""
15257 The '``llvm.experimental.constrained.fpext``' intrinsic extends a 
15258 floating-point ``value`` to a larger floating-point value.
15260 Arguments:
15261 """"""""""
15263 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fpext``'
15264 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15265 <t_vector>` of floating point values. This argument must be smaller in size
15266 than the result.
15268 The second argument specifies the exception behavior as described above.
15270 Semantics:
15271 """"""""""
15273 The result produced is a floating point value extended to be larger in size
15274 than the operand. All restrictions that apply to the fpext instruction also
15275 apply to this intrinsic.
15277 Constrained libm-equivalent Intrinsics
15278 --------------------------------------
15280 In addition to the basic floating-point operations for which constrained
15281 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
15282 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
15283 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
15284 rounding mode and exception behavior to be controlled.
15286 As with the basic constrained floating-point intrinsics, the rounding mode
15287 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
15288 They do not change the runtime floating-point environment.
15291 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
15292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15294 Syntax:
15295 """""""
15299       declare <type>
15300       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
15301                                           metadata <rounding mode>,
15302                                           metadata <exception behavior>)
15304 Overview:
15305 """""""""
15307 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
15308 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
15309 functions would, but without setting ``errno``.
15311 Arguments:
15312 """"""""""
15314 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
15315 type.
15317 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15318 behavior as described above.
15320 Semantics:
15321 """"""""""
15323 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
15324 If the value is less than negative zero, a floating-point exception occurs
15325 and the return value is architecture specific.
15328 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
15329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15331 Syntax:
15332 """""""
15336       declare <type>
15337       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
15338                                          metadata <rounding mode>,
15339                                          metadata <exception behavior>)
15341 Overview:
15342 """""""""
15344 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
15345 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
15347 Arguments:
15348 """"""""""
15350 The first two arguments and the return value are floating-point numbers of the
15351 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
15352 should be raised.
15354 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15355 behavior as described above.
15357 Semantics:
15358 """"""""""
15360 This function returns the first value raised to the second power,
15361 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
15362 handles error conditions in the same way.
15365 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
15366 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15368 Syntax:
15369 """""""
15373       declare <type>
15374       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
15375                                           metadata <rounding mode>,
15376                                           metadata <exception behavior>)
15378 Overview:
15379 """""""""
15381 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
15382 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
15383 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of
15384 floating-point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
15387 Arguments:
15388 """"""""""
15390 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15391 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
15392 which the first argument should be raised.
15394 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15395 behavior as described above.
15397 Semantics:
15398 """"""""""
15400 This function returns the first value raised to the second power with an
15401 unspecified sequence of rounding operations.
15404 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
15405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15407 Syntax:
15408 """""""
15412       declare <type>
15413       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
15414                                          metadata <rounding mode>,
15415                                          metadata <exception behavior>)
15417 Overview:
15418 """""""""
15420 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
15421 first operand.
15423 Arguments:
15424 """"""""""
15426 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
15427 type.
15429 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15430 behavior as described above.
15432 Semantics:
15433 """"""""""
15435 This function returns the sine of the specified operand, returning the
15436 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
15437 conditions in the same way.
15440 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
15441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15443 Syntax:
15444 """""""
15448       declare <type>
15449       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
15450                                          metadata <rounding mode>,
15451                                          metadata <exception behavior>)
15453 Overview:
15454 """""""""
15456 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
15457 first operand.
15459 Arguments:
15460 """"""""""
15462 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
15463 type.
15465 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15466 behavior as described above.
15468 Semantics:
15469 """"""""""
15471 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
15472 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
15473 conditions in the same way.
15476 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
15477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15479 Syntax:
15480 """""""
15484       declare <type>
15485       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
15486                                          metadata <rounding mode>,
15487                                          metadata <exception behavior>)
15489 Overview:
15490 """""""""
15492 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
15493 exponential of the specified value.
15495 Arguments:
15496 """"""""""
15498 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15499 type.
15501 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15502 behavior as described above.
15504 Semantics:
15505 """"""""""
15507 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
15508 would, and handles error conditions in the same way.
15511 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
15512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15514 Syntax:
15515 """""""
15519       declare <type>
15520       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
15521                                           metadata <rounding mode>,
15522                                           metadata <exception behavior>)
15524 Overview:
15525 """""""""
15527 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
15528 exponential of the specified value.
15531 Arguments:
15532 """"""""""
15534 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15535 type.
15537 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15538 behavior as described above.
15540 Semantics:
15541 """"""""""
15543 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
15544 would, and handles error conditions in the same way.
15547 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
15548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15550 Syntax:
15551 """""""
15555       declare <type>
15556       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
15557                                          metadata <rounding mode>,
15558                                          metadata <exception behavior>)
15560 Overview:
15561 """""""""
15563 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
15564 logarithm of the specified value.
15566 Arguments:
15567 """"""""""
15569 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15570 type.
15572 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15573 behavior as described above.
15576 Semantics:
15577 """"""""""
15579 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
15580 would, and handles error conditions in the same way.
15583 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
15584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15586 Syntax:
15587 """""""
15591       declare <type>
15592       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
15593                                            metadata <rounding mode>,
15594                                            metadata <exception behavior>)
15596 Overview:
15597 """""""""
15599 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
15600 logarithm of the specified value.
15602 Arguments:
15603 """"""""""
15605 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15606 type.
15608 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15609 behavior as described above.
15611 Semantics:
15612 """"""""""
15614 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
15615 would, and handles error conditions in the same way.
15618 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
15619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15621 Syntax:
15622 """""""
15626       declare <type>
15627       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
15628                                           metadata <rounding mode>,
15629                                           metadata <exception behavior>)
15631 Overview:
15632 """""""""
15634 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
15635 logarithm of the specified value.
15637 Arguments:
15638 """"""""""
15640 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15641 type.
15643 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15644 behavior as described above.
15646 Semantics:
15647 """"""""""
15649 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
15650 would, and handles error conditions in the same way.
15653 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
15654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15656 Syntax:
15657 """""""
15661       declare <type>
15662       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
15663                                           metadata <rounding mode>,
15664                                           metadata <exception behavior>)
15666 Overview:
15667 """""""""
15669 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
15670 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating-point
15671 exception if the operand is not an integer.
15673 Arguments:
15674 """"""""""
15676 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15677 type.
15679 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15680 behavior as described above.
15682 Semantics:
15683 """"""""""
15685 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
15686 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
15687 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
15688 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
15689 mode argument is only intended as information to the compiler.
15692 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
15693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15695 Syntax:
15696 """""""
15700       declare <type>
15701       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
15702                                                metadata <rounding mode>,
15703                                                metadata <exception behavior>)
15705 Overview:
15706 """""""""
15708 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
15709 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact
15710 floating-point exception if the operand is not an integer.
15713 Arguments:
15714 """"""""""
15716 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15717 type.
15719 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15720 behavior as described above.
15722 Semantics:
15723 """"""""""
15725 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
15726 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
15727 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
15728 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
15729 mode argument is only intended as information to the compiler.
15732 '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' Intrinsic
15733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15735 Syntax:
15736 """""""
15740       declare <type>
15741       @llvm.experimental.constrained.maxnum(<type> <op1>, <type> <op2>
15742                                             metadata <rounding mode>,
15743                                             metadata <exception behavior>)
15745 Overview:
15746 """""""""
15748 The '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' intrinsic returns the maximum
15749 of the two arguments.
15751 Arguments:
15752 """"""""""
15754 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
15755 of the same type.
15757 The third and forth arguments specify the rounding mode and exception
15758 behavior as described above.
15760 Semantics:
15761 """"""""""
15763 This function follows the IEEE-754 semantics for maxNum. The rounding mode is
15764 described, not determined, by the rounding mode argument. The actual rounding
15765 mode is determined by the runtime floating-point environment. The rounding
15766 mode argument is only intended as information to the compiler.
15769 '``llvm.experimental.constrained.minnum``' Intrinsic
15770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15772 Syntax:
15773 """""""
15777       declare <type>
15778       @llvm.experimental.constrained.minnum(<type> <op1>, <type> <op2>
15779                                             metadata <rounding mode>,
15780                                             metadata <exception behavior>)
15782 Overview:
15783 """""""""
15785 The '``llvm.experimental.constrained.minnum``' intrinsic returns the minimum
15786 of the two arguments.
15788 Arguments:
15789 """"""""""
15791 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
15792 of the same type.
15794 The third and forth arguments specify the rounding mode and exception
15795 behavior as described above.
15797 Semantics:
15798 """"""""""
15800 This function follows the IEEE-754 semantics for minNum. The rounding mode is
15801 described, not determined, by the rounding mode argument. The actual rounding
15802 mode is determined by the runtime floating-point environment. The rounding
15803 mode argument is only intended as information to the compiler.
15806 '``llvm.experimental.constrained.ceil``' Intrinsic
15807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15809 Syntax:
15810 """""""
15814       declare <type>
15815       @llvm.experimental.constrained.ceil(<type> <op1>,
15816                                           metadata <rounding mode>,
15817                                           metadata <exception behavior>)
15819 Overview:
15820 """""""""
15822 The '``llvm.experimental.constrained.ceil``' intrinsic returns the ceiling of the
15823 first operand.
15825 Arguments:
15826 """"""""""
15828 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15829 type.
15831 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15832 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15833 intrinsic.
15835 Semantics:
15836 """"""""""
15838 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
15839 would and handles error conditions in the same way.
15842 '``llvm.experimental.constrained.floor``' Intrinsic
15843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15845 Syntax:
15846 """""""
15850       declare <type>
15851       @llvm.experimental.constrained.floor(<type> <op1>,
15852                                            metadata <rounding mode>,
15853                                            metadata <exception behavior>)
15855 Overview:
15856 """""""""
15858 The '``llvm.experimental.constrained.floor``' intrinsic returns the floor of the
15859 first operand.
15861 Arguments:
15862 """"""""""
15864 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15865 type.
15867 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15868 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15869 intrinsic.
15871 Semantics:
15872 """"""""""
15874 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
15875 would and handles error conditions in the same way.
15878 '``llvm.experimental.constrained.round``' Intrinsic
15879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15881 Syntax:
15882 """""""
15886       declare <type>
15887       @llvm.experimental.constrained.round(<type> <op1>,
15888                                            metadata <rounding mode>,
15889                                            metadata <exception behavior>)
15891 Overview:
15892 """""""""
15894 The '``llvm.experimental.constrained.round``' intrinsic returns the first
15895 operand rounded to the nearest integer.
15897 Arguments:
15898 """"""""""
15900 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15901 type.
15903 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15904 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15905 intrinsic.
15907 Semantics:
15908 """"""""""
15910 This function returns the same values as the libm ``round`` functions
15911 would and handles error conditions in the same way.
15914 '``llvm.experimental.constrained.trunc``' Intrinsic
15915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15917 Syntax:
15918 """""""
15922       declare <type>
15923       @llvm.experimental.constrained.trunc(<type> <op1>,
15924                                            metadata <truncing mode>,
15925                                            metadata <exception behavior>)
15927 Overview:
15928 """""""""
15930 The '``llvm.experimental.constrained.trunc``' intrinsic returns the first
15931 operand rounded to the nearest integer not larger in magnitude than the
15932 operand.
15934 Arguments:
15935 """"""""""
15937 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15938 type.
15940 The second and third arguments specify the truncing mode and exception
15941 behavior as described above. The truncing mode is currently unused for this
15942 intrinsic.
15944 Semantics:
15945 """"""""""
15947 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
15948 would and handles error conditions in the same way.
15951 General Intrinsics
15952 ------------------
15954 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
15955 purpose.
15957 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
15958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15960 Syntax:
15961 """""""
15965       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15967 Overview:
15968 """""""""
15970 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
15972 Arguments:
15973 """"""""""
15975 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
15976 global string, the third is a pointer to a global string which is the
15977 source file name, and the last argument is the line number.
15979 Semantics:
15980 """"""""""
15982 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
15983 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
15984 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
15985 ignored by code generation and optimization.
15987 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
15988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15990 Syntax:
15991 """""""
15993 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
15994 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
15995 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
15996 '``0``'.
16000       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16001       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16002       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16003       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16004       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16006 Overview:
16007 """""""""
16009 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
16011 Arguments:
16012 """"""""""
16014 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
16015 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
16016 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
16017 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
16019 Semantics:
16020 """"""""""
16022 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
16023 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
16024 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
16025 generation and optimization.
16027 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
16028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16030 Syntax:
16031 """""""
16033 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
16034 any integer bit width.
16038       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16039       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16040       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16041       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16042       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16044 Overview:
16045 """""""""
16047 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
16049 Arguments:
16050 """"""""""
16052 The first argument is an integer value (result of some expression), the
16053 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
16054 global string which is the source file name, and the last argument is
16055 the line number. It returns the value of the first argument.
16057 Semantics:
16058 """"""""""
16060 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
16061 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
16062 optimizations that want to look for these annotations. These have no
16063 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
16065 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
16066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16068 Syntax:
16069 """""""
16071 This annotation emits a label at its program point and an associated
16072 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
16073 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
16074 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
16075 considered expensive.
16079       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
16081 Arguments:
16082 """"""""""
16084 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
16086 '``llvm.trap``' Intrinsic
16087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16089 Syntax:
16090 """""""
16094       declare void @llvm.trap() cold noreturn nounwind
16096 Overview:
16097 """""""""
16099 The '``llvm.trap``' intrinsic.
16101 Arguments:
16102 """"""""""
16104 None.
16106 Semantics:
16107 """"""""""
16109 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
16110 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
16111 lowered to a call of the ``abort()`` function.
16113 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
16114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16116 Syntax:
16117 """""""
16121       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
16123 Overview:
16124 """""""""
16126 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
16128 Arguments:
16129 """"""""""
16131 None.
16133 Semantics:
16134 """"""""""
16136 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
16137 execution trap with the intention of requesting the attention of a
16138 debugger.
16140 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
16141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16143 Syntax:
16144 """""""
16148       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
16150 Overview:
16151 """""""""
16153 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
16154 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
16155 is placed on the stack before local variables.
16157 Arguments:
16158 """"""""""
16160 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
16161 The first argument is the value loaded from the stack guard
16162 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
16163 enough space to hold the value of the guard.
16165 Semantics:
16166 """"""""""
16168 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
16169 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
16170 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
16171 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
16172 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
16173 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
16174 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
16176 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
16177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16179 Syntax:
16180 """""""
16184       declare i8* @llvm.stackguard()
16186 Overview:
16187 """""""""
16189 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
16191 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
16192 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
16193 Protector in FastISel.
16195 Arguments:
16196 """"""""""
16198 None.
16200 Semantics:
16201 """"""""""
16203 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
16204 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
16205 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
16207 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
16208 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
16209 in the future.
16211 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
16212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16214 Syntax:
16215 """""""
16219       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>, i1 <dynamic>)
16220       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>, i1 <dynamic>)
16222 Overview:
16223 """""""""
16225 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to the
16226 optimizer to determine whether a) an operation (like memcpy) will overflow a
16227 buffer that corresponds to an object, or b) that a runtime check for overflow
16228 isn't necessary. An object in this context means an allocation of a specific
16229 class, structure, array, or other object.
16231 Arguments:
16232 """"""""""
16234 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes four arguments. The first argument is a
16235 pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
16236 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size is
16237 unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when ``null``
16238 in address space 0 is used as its pointer argument. If it's ``false``,
16239 ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given ``null``. Otherwise, if
16240 the ``null`` is in a non-zero address space or if ``true`` is given for the
16241 third argument of ``llvm.objectsize``, we assume its size is unknown. The fourth
16242 argument to ``llvm.objectsize`` determines if the value should be evaluated at
16243 runtime.
16245 The second, third, and fourth arguments only accept constants.
16247 Semantics:
16248 """"""""""
16250 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a value representing the size of
16251 the object concerned. If the size cannot be determined, ``llvm.objectsize``
16252 returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending on the ``min`` argument).
16254 '``llvm.expect``' Intrinsic
16255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16257 Syntax:
16258 """""""
16260 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
16261 integer bit width.
16265       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
16266       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
16267       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
16269 Overview:
16270 """""""""
16272 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
16273 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
16275 Arguments:
16276 """"""""""
16278 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
16279 a value. The second argument is an expected value.
16281 Semantics:
16282 """"""""""
16284 This intrinsic is lowered to the ``val``.
16286 .. _int_assume:
16288 '``llvm.assume``' Intrinsic
16289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16291 Syntax:
16292 """""""
16296       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
16298 Overview:
16299 """""""""
16301 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
16302 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
16303 of the code.
16305 Arguments:
16306 """"""""""
16308 The condition which the optimizer may assume is always true.
16310 Semantics:
16311 """"""""""
16313 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
16314 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
16315 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
16316 provided condition are not used for code generation. If the condition is
16317 violated during execution, the behavior is undefined.
16319 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
16320 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
16321 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
16322 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
16323 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
16324 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
16325 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
16326 optimizer.
16328 .. _int_ssa_copy:
16330 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
16331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16333 Syntax:
16334 """""""
16338       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
16340 Arguments:
16341 """"""""""
16343 The first argument is an operand which is used as the returned value.
16345 Overview:
16346 """"""""""
16348 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
16349 operations by copying them and giving them new names.  For example,
16350 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
16351 attach various forms of information to operands that dominate specific
16352 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
16353 renaming forms that require value splits at certain points.
16355 .. _type.test:
16357 '``llvm.type.test``' Intrinsic
16358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16360 Syntax:
16361 """""""
16365       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
16368 Arguments:
16369 """"""""""
16371 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
16372 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
16374 Overview:
16375 """""""""
16377 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
16378 with the given type identifier.
16380 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
16381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16383 Syntax:
16384 """""""
16388       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
16391 Arguments:
16392 """"""""""
16394 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
16395 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
16396 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
16397 <TypeMetadata>`.
16399 Overview:
16400 """""""""
16402 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
16403 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
16404 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
16405 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
16406 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
16407 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
16408 constraint.
16410 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
16411 function returns true as the second element of its return value. (Note that
16412 the function may also return true if the given pointer is not associated
16413 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
16414 element is true, the following rules apply to the first element:
16416 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
16417   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
16418   pointer.
16420 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
16421   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
16423   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
16424      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
16425      metadata.
16427   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
16428      returns an unspecified value without causing side effects.
16430 If the function's return value's second element is false, the value of the
16431 first element is undefined.
16434 '``llvm.donothing``' Intrinsic
16435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16437 Syntax:
16438 """""""
16442       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
16444 Overview:
16445 """""""""
16447 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
16448 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
16449 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
16450 instruction.
16452 Arguments:
16453 """"""""""
16455 None.
16457 Semantics:
16458 """"""""""
16460 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
16461 by codegen.
16463 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
16464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16466 Syntax:
16467 """""""
16471       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
16473 Overview:
16474 """""""""
16476 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
16477 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
16478 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
16479 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
16480 slower) version.
16482 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
16483 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
16484 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
16485 used to represent the slow paths of specialized functions.
16488 Arguments:
16489 """"""""""
16491 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
16492 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
16494 Semantics:
16495 """"""""""
16497 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
16498 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
16499 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
16500 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
16501 the continuation itself is out of scope of the language reference --
16502 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
16503 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
16504 the entire heap.
16506 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
16507 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
16508 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
16510    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
16511    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
16512    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
16513      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
16515 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
16516 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
16517 caller.
16519 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
16520 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
16521 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
16523 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
16524 same calling convention.
16526 .. _deoptimize_lowering:
16528 Lowering:
16529 """""""""
16531 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
16532 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
16533 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
16534 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
16535 arguments of the specified types, and not as varargs.
16538 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
16539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16541 Syntax:
16542 """""""
16546       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
16548 Overview:
16549 """""""""
16551 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
16552 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
16553 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
16554 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
16555 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
16556 equivalent to:
16558 .. code-block:: text
16560   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
16561     %realPred = and i1 %pred, undef
16562     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
16564   leave:
16565     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
16566     ret void
16568   continue:
16569     ret void
16570   }
16573 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
16574 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
16575 see :doc:`FaultMaps`.
16577 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
16578 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
16579 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
16580 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
16581 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
16582 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
16584 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
16587 '``llvm.experimental.widenable.condition``' Intrinsic
16588 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16590 Syntax:
16591 """""""
16595       declare i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16597 Overview:
16598 """""""""
16600 This intrinsic represents a "widenable condition" which is
16601 boolean expressions with the following property: whether this
16602 expression is `true` or `false`, the program is correct and
16603 well-defined.
16605 Together with :ref:`deoptimization operand bundles <deopt_opbundles>`,
16606 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` allows frontends to
16607 express guards or checks on optimistic assumptions made during
16608 compilation and represent them as branch instructions on special
16609 conditions.
16611 While this may appear similar in semantics to `undef`, it is very
16612 different in that an invocation produces a particular, singular
16613 value. It is also intended to be lowered late, and remain available
16614 for specific optimizations and transforms that can benefit from its
16615 special properties.
16617 Arguments:
16618 """"""""""
16620 None.
16622 Semantics:
16623 """"""""""
16625 The intrinsic ``@llvm.experimental.widenable.condition()``
16626 returns either `true` or `false`. For each evaluation of a call
16627 to this intrinsic, the program must be valid and correct both if
16628 it returns `true` and if it returns `false`. This allows
16629 transformation passes to replace evaluations of this intrinsic
16630 with either value whenever one is beneficial.
16632 When used in a branch condition, it allows us to choose between
16633 two alternative correct solutions for the same problem, like
16634 in example below:
16636 .. code-block:: text
16638     %cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16639     br i1 %cond, label %solution_1, label %solution_2
16641   label %fast_path:
16642     ; Apply memory-consuming but fast solution for a task.
16644   label %slow_path:
16645     ; Cheap in memory but slow solution.
16647 Whether the result of intrinsic's call is `true` or `false`,
16648 it should be correct to pick either solution. We can switch
16649 between them by replacing the result of
16650 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` with different
16651 `i1` expressions.
16653 This is how it can be used to represent guards as widenable branches:
16655 .. code-block:: text
16657   block:
16658     ; Unguarded instructions
16659     call void @llvm.experimental.guard(i1 %cond, <args...>) ["deopt"(<deopt_args...>)]
16660     ; Guarded instructions
16662 Can be expressed in an alternative equivalent form of explicit branch using
16663 ``@llvm.experimental.widenable.condition``:
16665 .. code-block:: text
16667   block:
16668     ; Unguarded instructions
16669     %widenable_condition = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16670     %guard_condition = and i1 %cond, %widenable_condition
16671     br i1 %guard_condition, label %guarded, label %deopt
16673   guarded:
16674     ; Guarded instructions
16676   deopt:
16677     call type @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"(<deopt_args...>) ]
16679 So the block `guarded` is only reachable when `%cond` is `true`,
16680 and it should be valid to go to the block `deopt` whenever `%cond`
16681 is `true` or `false`.
16683 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` will never throw, thus
16684 it cannot be invoked.
16686 Guard widening:
16687 """""""""""""""
16689 When ``@llvm.experimental.widenable.condition()`` is used in
16690 condition of a guard represented as explicit branch, it is
16691 legal to widen the guard's condition with any additional
16692 conditions.
16694 Guard widening looks like replacement of
16696 .. code-block:: text
16698   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16699   %guard_cond = and i1 %cond, %widenable_cond
16700   br i1 %guard_cond, label %guarded, label %deopt
16702 with
16704 .. code-block:: text
16706   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16707   %new_cond = and i1 %any_other_cond, %widenable_cond
16708   %new_guard_cond = and i1 %cond, %new_cond
16709   br i1 %new_guard_cond, label %guarded, label %deopt
16711 for this branch. Here `%any_other_cond` is an arbitrarily chosen
16712 well-defined `i1` value. By making guard widening, we may
16713 impose stricter conditions on `guarded` block and bail to the
16714 deopt when the new condition is not met.
16716 Lowering:
16717 """""""""
16719 Default lowering strategy is replacing the result of
16720 call of ``@llvm.experimental.widenable.condition``  with
16721 constant `true`. However it is always correct to replace
16722 it with any other `i1` value. Any pass can
16723 freely do it if it can benefit from non-default lowering.
16726 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
16727 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16729 Syntax:
16730 """""""
16734       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
16736 Overview:
16737 """""""""
16739 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
16740 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
16741 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
16742 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
16743 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
16745 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
16746 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
16747 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
16748 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
16749 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
16751 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
16752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16754 Syntax:
16755 """""""
16759       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
16761 Overview:
16762 """""""""
16764 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
16765 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
16766 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
16767 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
16768 an infinite loop with no other side effects.
16770 Arguments:
16771 """"""""""
16773 None.
16775 Semantics:
16776 """"""""""
16778 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
16779 has externally observable side effects.
16781 '``llvm.is.constant.*``' Intrinsic
16782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16784 Syntax:
16785 """""""
16787 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.is.constant with any argument type.
16791       declare i1 @llvm.is.constant.i32(i32 %operand) nounwind readnone
16792       declare i1 @llvm.is.constant.f32(float %operand) nounwind readnone
16793       declare i1 @llvm.is.constant.TYPENAME(TYPE %operand) nounwind readnone
16795 Overview:
16796 """""""""
16798 The '``llvm.is.constant``' intrinsic will return true if the argument
16799 is known to be a manifest compile-time constant. It is guaranteed to
16800 fold to either true or false before generating machine code.
16802 Semantics:
16803 """"""""""
16805 This intrinsic generates no code. If its argument is known to be a
16806 manifest compile-time constant value, then the intrinsic will be
16807 converted to a constant true value. Otherwise, it will be converted to
16808 a constant false value.
16810 In particular, note that if the argument is a constant expression
16811 which refers to a global (the address of which _is_ a constant, but
16812 not manifest during the compile), then the intrinsic evaluates to
16813 false.
16815 The result also intentionally depends on the result of optimization
16816 passes -- e.g., the result can change depending on whether a
16817 function gets inlined or not. A function's parameters are
16818 obviously not constant. However, a call like
16819 ``llvm.is.constant.i32(i32 %param)`` *can* return true after the
16820 function is inlined, if the value passed to the function parameter was
16821 a constant.
16823 On the other hand, if constant folding is not run, it will never
16824 evaluate to true, even in simple cases.
16826 Stack Map Intrinsics
16827 --------------------
16829 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
16830 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
16831 are described in :doc:`StackMaps`.
16833 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
16834 -------------------------------------
16836 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
16837 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
16839 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
16841 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16844 Syntax:
16845 """""""
16847 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
16848 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
16849 support all bit widths however.
16853       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
16854                                                                        i8* <src>,
16855                                                                        i32 <len>,
16856                                                                        i32 <element_size>)
16857       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
16858                                                                        i8* <src>,
16859                                                                        i64 <len>,
16860                                                                        i32 <element_size>)
16862 Overview:
16863 """""""""
16865 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
16866 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
16867 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
16868 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
16869 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
16871 Arguments:
16872 """"""""""
16874 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
16875 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
16876 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
16877 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
16879 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
16880 target-specific atomic access size limit.
16882 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
16883 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
16884 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
16886 Semantics:
16887 """"""""""
16889 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
16890 memory from the source location to the destination location. These locations are not
16891 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
16892 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
16893 aligned at an ``element_size`` boundary.
16895 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
16896 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
16897 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
16898 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
16900 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
16901 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
16902 destination.
16904 Lowering:
16905 """""""""
16907 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
16908 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
16909 is replaced with an actual element size.
16911 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
16913 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16916 Syntax:
16917 """""""
16919 This is an overloaded intrinsic. You can use
16920 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
16921 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
16925       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
16926                                                                         i8* <src>,
16927                                                                         i32 <len>,
16928                                                                         i32 <element_size>)
16929       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
16930                                                                         i8* <src>,
16931                                                                         i64 <len>,
16932                                                                         i32 <element_size>)
16934 Overview:
16935 """""""""
16937 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
16938 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
16939 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
16940 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
16941 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
16942 integer multiple of the ``element_size`` in size.
16944 Arguments:
16945 """"""""""
16947 The first three arguments are the same as they are in the
16948 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
16949 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
16950 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
16951 behaviour of the intrinsic is undefined.
16953 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
16954 greater than a target-specific atomic access size limit.
16956 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
16957 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
16958 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
16959 boundary.
16961 Semantics:
16962 """"""""""
16964 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
16965 of memory from the source location to the destination location. These locations
16966 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
16967 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
16968 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
16970 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
16971 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
16972 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
16973 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
16974 specified.
16976 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
16977 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
16978 destination.
16980 Lowering:
16981 """""""""
16983 In the most general case call to the
16984 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
16985 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
16986 actual element size.
16988 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
16990 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
16992 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16995 Syntax:
16996 """""""
16998 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
16999 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
17000 support all bit widths however.
17004       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
17005                                                                   i8 <value>,
17006                                                                   i32 <len>,
17007                                                                   i32 <element_size>)
17008       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
17009                                                                   i8 <value>,
17010                                                                   i64 <len>,
17011                                                                   i32 <element_size>)
17013 Overview:
17014 """""""""
17016 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
17017 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
17018 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
17019 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
17020 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
17022 Arguments:
17023 """"""""""
17025 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
17026 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
17027 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
17028 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
17030 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
17031 target-specific atomic access size limit.
17033 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
17034 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
17035 the destination pointer is aligned to that boundary.
17037 Semantics:
17038 """"""""""
17040 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
17041 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
17042 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
17043 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
17045 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
17046 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
17047 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
17048 when specified.
17050 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
17051 provided by a set of unordered stores to the destination.
17053 Lowering:
17054 """""""""
17056 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
17057 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
17058 is replaced with an actual element size.
17060 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.
17062 Objective-C ARC Runtime Intrinsics
17063 ----------------------------------
17065 LLVM provides intrinsics that lower to Objective-C ARC runtime entry points.
17066 LLVM is aware of the semantics of these functions, and optimizes based on that
17067 knowledge. You can read more about the details of Objective-C ARC `here
17068 <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html>`_.
17070 '``llvm.objc.autorelease``' Intrinsic
17071 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17073 Syntax:
17074 """""""
17077       declare i8* @llvm.objc.autorelease(i8*)
17079 Lowering:
17080 """""""""
17082 Lowers to a call to `objc_autorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autorelease>`_.
17084 '``llvm.objc.autoreleasePoolPop``' Intrinsic
17085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17087 Syntax:
17088 """""""
17091       declare void @llvm.objc.autoreleasePoolPop(i8*)
17093 Lowering:
17094 """""""""
17096 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPop <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpop-void-pool>`_.
17098 '``llvm.objc.autoreleasePoolPush``' Intrinsic
17099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17101 Syntax:
17102 """""""
17105       declare i8* @llvm.objc.autoreleasePoolPush()
17107 Lowering:
17108 """""""""
17110 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPush <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpush-void>`_.
17112 '``llvm.objc.autoreleaseReturnValue``' Intrinsic
17113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17115 Syntax:
17116 """""""
17119       declare i8* @llvm.objc.autoreleaseReturnValue(i8*)
17121 Lowering:
17122 """""""""
17124 Lowers to a call to `objc_autoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autoreleasereturnvalue>`_.
17126 '``llvm.objc.copyWeak``' Intrinsic
17127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17129 Syntax:
17130 """""""
17133       declare void @llvm.objc.copyWeak(i8**, i8**)
17135 Lowering:
17136 """""""""
17138 Lowers to a call to `objc_copyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-copyweak-id-dest-id-src>`_.
17140 '``llvm.objc.destroyWeak``' Intrinsic
17141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17143 Syntax:
17144 """""""
17147       declare void @llvm.objc.destroyWeak(i8**)
17149 Lowering:
17150 """""""""
17152 Lowers to a call to `objc_destroyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-destroyweak-id-object>`_.
17154 '``llvm.objc.initWeak``' Intrinsic
17155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17157 Syntax:
17158 """""""
17161       declare i8* @llvm.objc.initWeak(i8**, i8*)
17163 Lowering:
17164 """""""""
17166 Lowers to a call to `objc_initWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-initweak>`_.
17168 '``llvm.objc.loadWeak``' Intrinsic
17169 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17171 Syntax:
17172 """""""
17175       declare i8* @llvm.objc.loadWeak(i8**)
17177 Lowering:
17178 """""""""
17180 Lowers to a call to `objc_loadWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweak>`_.
17182 '``llvm.objc.loadWeakRetained``' Intrinsic
17183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17185 Syntax:
17186 """""""
17189       declare i8* @llvm.objc.loadWeakRetained(i8**)
17191 Lowering:
17192 """""""""
17194 Lowers to a call to `objc_loadWeakRetained <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweakretained>`_.
17196 '``llvm.objc.moveWeak``' Intrinsic
17197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17199 Syntax:
17200 """""""
17203       declare void @llvm.objc.moveWeak(i8**, i8**)
17205 Lowering:
17206 """""""""
17208 Lowers to a call to `objc_moveWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-moveweak-id-dest-id-src>`_.
17210 '``llvm.objc.release``' Intrinsic
17211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17213 Syntax:
17214 """""""
17217       declare void @llvm.objc.release(i8*)
17219 Lowering:
17220 """""""""
17222 Lowers to a call to `objc_release <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-release-id-value>`_.
17224 '``llvm.objc.retain``' Intrinsic
17225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17227 Syntax:
17228 """""""
17231       declare i8* @llvm.objc.retain(i8*)
17233 Lowering:
17234 """""""""
17236 Lowers to a call to `objc_retain <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retain>`_.
17238 '``llvm.objc.retainAutorelease``' Intrinsic
17239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17241 Syntax:
17242 """""""
17245       declare i8* @llvm.objc.retainAutorelease(i8*)
17247 Lowering:
17248 """""""""
17250 Lowers to a call to `objc_retainAutorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautorelease>`_.
17252 '``llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue``' Intrinsic
17253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17255 Syntax:
17256 """""""
17259       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue(i8*)
17261 Lowering:
17262 """""""""
17264 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasereturnvalue>`_.
17266 '``llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue``' Intrinsic
17267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17269 Syntax:
17270 """""""
17273       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue(i8*)
17275 Lowering:
17276 """""""""
17278 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleasedReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasedreturnvalue>`_.
17280 '``llvm.objc.retainBlock``' Intrinsic
17281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17283 Syntax:
17284 """""""
17287       declare i8* @llvm.objc.retainBlock(i8*)
17289 Lowering:
17290 """""""""
17292 Lowers to a call to `objc_retainBlock <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainblock>`_.
17294 '``llvm.objc.storeStrong``' Intrinsic
17295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17297 Syntax:
17298 """""""
17301       declare void @llvm.objc.storeStrong(i8**, i8*)
17303 Lowering:
17304 """""""""
17306 Lowers to a call to `objc_storeStrong <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-storestrong-id-object-id-value>`_.
17308 '``llvm.objc.storeWeak``' Intrinsic
17309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17311 Syntax:
17312 """""""
17315       declare i8* @llvm.objc.storeWeak(i8**, i8*)
17317 Lowering:
17318 """""""""
17320 Lowers to a call to `objc_storeWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-storeweak>`_.
17322 Preserving Debug Information Intrinsics
17323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17325 These intrinsics are used to carry certain debuginfo together with
17326 IR-level operations. For example, it may be desirable to
17327 know the structure/union name and the original user-level field
17328 indices. Such information got lost in IR GetElementPtr instruction
17329 since the IR types are different from debugInfo types and unions
17330 are converted to structs in IR.
17332 '``llvm.preserve.array.access.index``' Intrinsic
17333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17335 Syntax:
17336 """""""
17339       declare <ret_type>
17340       @llvm.preserve.array.access.index.p0s_union.anons.p0a10s_union.anons(<type> base,
17341                                                                            i32 dim,
17342                                                                            i32 index)
17344 Overview:
17345 """""""""
17347 The '``llvm.preserve.array.access.index``' intrinsic returns the getelementptr address
17348 based on array base ``base``, array dimension ``dim`` and the last access index ``index``
17349 into the array. The return type ``ret_type`` is a pointer type to the array element.
17350 The array ``dim`` and ``index`` are preserved which is more robust than
17351 getelementptr instruction which may be subject to compiler transformation.
17353 Arguments:
17354 """"""""""
17356 The ``base`` is the array base address.  The ``dim`` is the array dimension.
17357 The ``base`` is a pointer if ``dim`` equals 0.
17358 The ``index`` is the last access index into the array or pointer.
17360 Semantics:
17361 """"""""""
17363 The '``llvm.preserve.array.access.index``' intrinsic produces the same result
17364 as a getelementptr with base ``base`` and access operands ``{dim's 0's, index}``.
17366 '``llvm.preserve.union.access.index``' Intrinsic
17367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17369 Syntax:
17370 """""""
17373       declare <type>
17374       @llvm.preserve.union.access.index.p0s_union.anons.p0s_union.anons(<type> base,
17375                                                                         i32 di_index)
17377 Overview:
17378 """""""""
17380 The '``llvm.preserve.union.access.index``' intrinsic carries the debuginfo field index
17381 ``di_index`` and returns the ``base`` address.
17382 The ``llvm.preserve.access.index`` type of metadata is attached to this call instruction
17383 to provide union debuginfo type.
17384 The metadata is a ``DICompositeType`` representing the debuginfo version of ``type``.
17385 The return type ``type`` is the same as the ``base`` type.
17387 Arguments:
17388 """"""""""
17390 The ``base`` is the union base address. The ``di_index`` is the field index in debuginfo.
17392 Semantics:
17393 """"""""""
17395 The '``llvm.preserve.union.access.index``' intrinsic returns the ``base`` address.
17397 '``llvm.preserve.struct.access.index``' Intrinsic
17398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17400 Syntax:
17401 """""""
17404       declare <ret_type>
17405       @llvm.preserve.struct.access.index.p0i8.p0s_struct.anon.0s(<type> base,
17406                                                                  i32 gep_index,
17407                                                                  i32 di_index)
17409 Overview:
17410 """""""""
17412 The '``llvm.preserve.struct.access.index``' intrinsic returns the getelementptr address
17413 based on struct base ``base`` and IR struct member index ``gep_index``.
17414 The ``llvm.preserve.access.index`` type of metadata is attached to this call instruction
17415 to provide struct debuginfo type.
17416 The metadata is a ``DICompositeType`` representing the debuginfo version of ``type``.
17417 The return type ``ret_type`` is a pointer type to the structure member.
17419 Arguments:
17420 """"""""""
17422 The ``base`` is the structure base address. The ``gep_index`` is the struct member index
17423 based on IR structures. The ``di_index`` is the struct member index based on debuginfo.
17425 Semantics:
17426 """"""""""
17428 The '``llvm.preserve.struct.access.index``' intrinsic produces the same result
17429 as a getelementptr with base ``base`` and access operands ``{0, gep_index}``.