]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - docs/LangRef.rst
Vendor import of llvm trunk r351319 (just before the release_80 branch
[FreeBSD/FreeBSD.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global 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.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8*...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with 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.
243
244 .. _linkage_appending:
245
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
253
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.
257
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.
274
275 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
276 other than ``external`` or ``extern_weak``.
277
278 .. _callingconv:
279
280 Calling Conventions
281 -------------------
282
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:
289
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:
325
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.
330
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.
370
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.
374
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.
386
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.
404
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).
408
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.
411
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.
421
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     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
425
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.
429
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`.
432
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.
443
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.
447
448 .. _visibilitystyles:
449
450 Visibility Styles
451 -----------------
452
453 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
454 styles:
455
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.
474
475 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
476 visibility.
477
478 .. _dllstorageclass:
479
480 DLL Storage Classes
481 -------------------
482
483 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
484 DLL storage class:
485
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.
498
499 .. _tls_model:
500
501 Thread Local Storage Models
502 ---------------------------
503
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:
508
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.
515
516 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
517
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.
523
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.
526
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.
529
530 .. _runtime_preemption_model:
531
532 Runtime Preemption Specifiers
533 -----------------------------
534
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``.
538
539 ``dso_preemptable``
540     Indicates that the function or variable may be replaced by a symbol from
541     outside the linkage unit at runtime.
542
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.
547
548 .. _namedtypes:
549
550 Structure Types
551 ---------------
552
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.
557
558 An example of an identified structure specification is:
559
560 .. code-block:: llvm
561
562     %mytype = type { %mytype*, i32 }
563
564 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
565 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
566
567 .. _nointptrtype:
568
569 Non-Integral Pointer Type
570 -------------------------
571
572 Note: non-integral pointer types are a work in progress, and they should be
573 considered experimental at this time.
574
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).
580
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.
585
586 .. _globalvars:
587
588 Global Variables
589 ----------------
590
591 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
592 instead of run-time.
593
594 Global variable definitions must be initialized.
595
596 Global variables in other translation units can also be declared, in which
597 case they don't have an initializer.
598
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.
603
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.
610
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.
617
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.
623
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.
630
631 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
632 not be significant within the module.
633
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.
639
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.
644
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.
650
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``.
658
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``.
669
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>`.
674
675 Variables and aliases can have a
676 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
677
678 Syntax::
679
680       @<GlobalVarName> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility]
681                          [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
682                          [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace]
683                          [ExternallyInitialized]
684                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
685                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
686                          [, align <Alignment>] (, !name !N)*
687
688 For example, the following defines a global in a numbered address space
689 with an initializer, section, and alignment:
690
691 .. code-block:: llvm
692
693     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
694
695 The following example just declares a global variable
696
697 .. code-block:: llvm
698
699    @G = external global i32
700
701 The following example defines a thread-local global with the
702 ``initialexec`` TLS model:
703
704 .. code-block:: llvm
705
706     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
707
708 .. _functionstructure:
709
710 Functions
711 ---------
712
713 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
714 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`runtime preemption
715 specifier <runtime_preemption_model>`,  an optional :ref:`visibility
716 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
717 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
718 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
719 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
720 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
721 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
722 an optional address space, an optional section, an optional alignment,
723 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
724 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
725 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
726 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
727 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
728 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
729
730 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
731 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility style
732 <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`, an
733 optional :ref:`calling convention <callingconv>`, an optional ``unnamed_addr``
734 or ``local_unnamed_addr`` attribute, an optional address space, a return type,
735 an optional :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function name, a possibly
736 empty list of arguments, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
737 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, and an optional
738 :ref:`prologue <prologuedata>`.
739
740 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
741 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
742 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
743 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
744 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
745 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
746 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
747 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
748 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
749
750 The first basic block in a function is special in two ways: it is
751 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
752 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
753 the entry block of a function). Because the block can have no
754 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
755
756 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
757 target supports it, it will emit functions to the section specified.
758 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
759
760 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
761 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
762 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
763 is specified, the function is forced to have at least that much
764 alignment. All alignments must be a power of 2.
765
766 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
767 be significant and two identical functions can be merged.
768
769 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
770 not be significant within the module.
771
772 If an explicit address space is not given, it will default to the program
773 address space from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
774
775 Syntax::
776
777     define [linkage] [PreemptionSpecifier] [visibility] [DLLStorageClass]
778            [cconv] [ret attrs]
779            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
780            [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace] [fn Attrs]
781            [section "name"] [comdat [($name)]] [align N] [gc] [prefix Constant]
782            [prologue Constant] [personality Constant] (!name !N)* { ... }
783
784 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
785 argument is of the following form:
786
787 Syntax::
788
789    <type> [parameter Attrs] [name]
790
791
792 .. _langref_aliases:
793
794 Aliases
795 -------
796
797 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
798 are just a new symbol and metadata for an existing position.
799
800 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
801 constant expression.
802
803 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
804 :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`, an optional
805 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
806 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
807
808 Syntax::
809
810     @<Name> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
811
812 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
813 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
814 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
815
816 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
817 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
818 to the same content.
819
820 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
821 not be significant within the module.
822
823 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
824 some can only be checked when producing an object file:
825
826 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
827   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
828
829 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
830   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
831   object file.
832
833 * No global value in the expression can be a declaration, since that
834   would require a relocation, which is not possible.
835
836 .. _langref_ifunc:
837
838 IFuncs
839 -------
840
841 IFuncs, like as aliases, don't create any new data or func. They are just a new
842 symbol that dynamic linker resolves at runtime by calling a resolver function.
843
844 IFuncs have a name and a resolver that is a function called by dynamic linker
845 that returns address of another function associated with the name.
846
847 IFunc may have an optional :ref:`linkage type <linkage>` and an optional
848 :ref:`visibility style <visibility>`.
849
850 Syntax::
851
852     @<Name> = [Linkage] [Visibility] ifunc <IFuncTy>, <ResolverTy>* @<Resolver>
853
854
855 .. _langref_comdats:
856
857 Comdats
858 -------
859
860 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
861
862 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
863 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
864 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
865 aliasee computes to, if any.
866
867 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
868 choose between keys in two different object files.
869
870 Syntax::
871
872     $<Name> = comdat SelectionKind
873
874 The selection kind must be one of the following:
875
876 ``any``
877     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
878 ``exactmatch``
879     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
880     same data.
881 ``largest``
882     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
883 ``noduplicates``
884     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
885 ``samesize``
886     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
887     same amount of data.
888
889 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs, and ELF and WebAssembly
890 only support ``any`` as a selection kind.
891
892 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
893 the COMDAT key's section is the largest:
894
895 .. code-block:: text
896
897    $foo = comdat largest
898    @foo = global i32 2, comdat($foo)
899
900    define void @bar() comdat($foo) {
901      ret void
902    }
903
904 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
905 the global name:
906
907 .. code-block:: text
908
909   $foo = comdat any
910   @foo = global i32 2, comdat
911
912
913 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
914 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
915 and another COMDAT section with selection kind
916 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
917 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
918
919 There are some restrictions on the properties of the global object.
920 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
921 targeting COFF.
922 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
923 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
924 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
925 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
926 if a collision occurs in the symbol table.
927
928 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
929 For example:
930
931 .. code-block:: text
932
933    $foo = comdat any
934    $bar = comdat any
935    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
936    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
937
938 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
939 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
940 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
941 sections.
942
943 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
944 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
945 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
946 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
947 is supplied to `llc`).
948
949 .. _namedmetadatastructure:
950
951 Named Metadata
952 --------------
953
954 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
955 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
956 operands for a named metadata.
957
958 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
959    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
960    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
961    are still valid, which allows any character to be part of a name.
962
963 Syntax::
964
965     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
966     !0 = !{!"zero"}
967     !1 = !{!"one"}
968     !2 = !{!"two"}
969     ; A named metadata.
970     !name = !{!0, !1, !2}
971
972 .. _paramattrs:
973
974 Parameter Attributes
975 --------------------
976
977 The return type and each parameter of a function type may have a set of
978 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
979 used to communicate additional information about the result or
980 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
981 of the function, not of the function type, so functions with different
982 parameter attributes can have the same function type.
983
984 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
985 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
986 For example:
987
988 .. code-block:: llvm
989
990     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
991     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
992     declare signext i8 @returns_signed_char()
993
994 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
995 ``readonly``) come immediately after the argument list.
996
997 Currently, only the following parameter attributes are defined:
998
999 ``zeroext``
1000     This indicates to the code generator that the parameter or return
1001     value should be zero-extended to the extent required by the target's
1002     ABI by the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
1003 ``signext``
1004     This indicates to the code generator that the parameter or return
1005     value should be sign-extended to the extent required by the target's
1006     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
1007     the callee (for a return value).
1008 ``inreg``
1009     This indicates that this parameter or return value should be treated
1010     in a special target-dependent fashion while emitting code for
1011     a function call or return (usually, by putting it in a register as
1012     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
1013     two different kinds of registers). Use of this attribute is
1014     target-specific.
1015 ``byval``
1016     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
1017     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
1018     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
1019     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
1020     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
1021     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
1022     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
1023     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
1024     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
1025     values.
1026
1027     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
1028     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
1029     form and the known alignment of the pointer specified to the call
1030     site. If the alignment is not specified, then the code generator
1031     makes a target-specific assumption.
1032
1033 .. _attr_inalloca:
1034
1035 ``inalloca``
1036
1037     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
1038     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
1039     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
1040     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
1041     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
1042     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
1043
1044     An argument allocation may be used by a call at most once because
1045     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
1046     used in conjunction with other attributes that affect argument
1047     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
1048     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
1049     large aggregate return values, which means that frontend authors
1050     must lower them with ``sret`` pointers.
1051
1052     When the call site is reached, the argument allocation must have
1053     been the most recent stack allocation that is still live, or the
1054     behavior is undefined. It is possible to allocate additional stack
1055     space after an argument allocation and before its call site, but it
1056     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
1057     <int_stackrestore>`.
1058
1059     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
1060     attribute.
1061
1062 ``sret``
1063     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
1064     structure that is the return value of the function in the source
1065     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
1066     loads and stores to the structure may be assumed by the callee not
1067     to trap and to be properly aligned. This is not a valid attribute
1068     for return values.
1069
1070 .. _attr_align:
1071
1072 ``align <n>``
1073     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
1074     have the specified alignment.
1075
1076     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
1077     ``byval`` attribute.
1078
1079 .. _noalias:
1080
1081 ``noalias``
1082     This indicates that objects accessed via pointer values
1083     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
1084     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
1085     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
1086     also has additional semantics described below. The caller shares the
1087     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
1088     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
1089     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
1090
1091     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1092     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1093
1094     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1095     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1096     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1097     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1098     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1099     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1100     storage for any other object accessible to the caller.
1101
1102 ``nocapture``
1103     This indicates that the callee does not make any copies of the
1104     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1105     attribute for return values.  Addresses used in volatile operations
1106     are considered to be captured.
1107
1108 .. _nest:
1109
1110 ``nest``
1111     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1112     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1113     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1114
1115 ``returned``
1116     This indicates that the function always returns the argument as its return
1117     value. This is a hint to the optimizer and code generator used when
1118     generating the caller, allowing value propagation, tail call optimization,
1119     and omission of register saves and restores in some cases; it is not
1120     checked or enforced when generating the callee. The parameter and the
1121     function return type must be valid operands for the
1122     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
1123     return values and can only be applied to one parameter.
1124
1125 ``nonnull``
1126     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1127     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1128     checked or enforced by LLVM; if the parameter or return pointer is null,
1129     the behavior is undefined.
1130
1131 ``dereferenceable(<n>)``
1132     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1133     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1134     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1135     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1136     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1137     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1138     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1139     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1140     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1141
1142 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1143     This indicates that the parameter or return value isn't both
1144     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1145     time. All non-null pointers tagged with
1146     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1147     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1148     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1149     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1150     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1151     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1152     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1153     pointer typed parameters.
1154
1155 ``swiftself``
1156     This indicates that the parameter is the self/context parameter. This is not
1157     a valid attribute for return values and can only be applied to one
1158     parameter.
1159
1160 ``swifterror``
1161     This attribute is motivated to model and optimize Swift error handling. It
1162     can be applied to a parameter with pointer to pointer type or a
1163     pointer-sized alloca. At the call site, the actual argument that corresponds
1164     to a ``swifterror`` parameter has to come from a ``swifterror`` alloca or
1165     the ``swifterror`` parameter of the caller. A ``swifterror`` value (either
1166     the parameter or the alloca) can only be loaded and stored from, or used as
1167     a ``swifterror`` argument. This is not a valid attribute for return values
1168     and can only be applied to one parameter.
1169
1170     These constraints allow the calling convention to optimize access to
1171     ``swifterror`` variables by associating them with a specific register at
1172     call boundaries rather than placing them in memory. Since this does change
1173     the calling convention, a function which uses the ``swifterror`` attribute
1174     on a parameter is not ABI-compatible with one which does not.
1175
1176     These constraints also allow LLVM to assume that a ``swifterror`` argument
1177     does not alias any other memory visible within a function and that a
1178     ``swifterror`` alloca passed as an argument does not escape.
1179
1180 .. _gc:
1181
1182 Garbage Collector Strategy Names
1183 --------------------------------
1184
1185 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1186 string:
1187
1188 .. code-block:: llvm
1189
1190     define void @f() gc "name" { ... }
1191
1192 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1193 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1194 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1195 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1196 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1197 which can interoperate with a collector provided externally.
1198
1199 .. _prefixdata:
1200
1201 Prefix Data
1202 -----------
1203
1204 Prefix data is data associated with a function which the code
1205 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1206 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1207 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1208 available through the function pointer while still allowing the
1209 function pointer to be called.
1210
1211 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1212 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1213 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1214 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1215 with a single ``i32``,
1216
1217 .. code-block:: llvm
1218
1219     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1220
1221 The prefix data can be referenced as,
1222
1223 .. code-block:: llvm
1224
1225     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1226     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1227     %b = load i32, i32* %a
1228
1229 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1230 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1231 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1232 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1233 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1234 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1235 data.
1236
1237 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1238 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1239 optimizers but will not be emitted in the object file.
1240
1241 .. _prologuedata:
1242
1243 Prologue Data
1244 -------------
1245
1246 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1247 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1248 function hot-patching and instrumentation.
1249
1250 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1251 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1252 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1253 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1254 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1255 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1256 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1257 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1258
1259 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1260 which encodes the ``nop`` instruction:
1261
1262 .. code-block:: text
1263
1264     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1265
1266 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1267 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1268 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1269
1270 .. code-block:: text
1271
1272     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1273
1274     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1275
1276 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1277 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1278 optimizers but will not be emitted in the object file.
1279
1280 .. _personalityfn:
1281
1282 Personality Function
1283 --------------------
1284
1285 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1286 to use for exception handling.
1287
1288 .. _attrgrp:
1289
1290 Attribute Groups
1291 ----------------
1292
1293 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1294 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1295 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1296 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1297 group will capture the important command line flags used to build that file.
1298
1299 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1300 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1301 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1302 different groups are merged.
1303
1304 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1305 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1306
1307 .. code-block:: llvm
1308
1309    ; Target-independent attributes:
1310    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1311
1312    ; Target-dependent attributes:
1313    attributes #1 = { "no-sse" }
1314
1315    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1316    define void @f() #0 #1 { ... }
1317
1318 .. _fnattrs:
1319
1320 Function Attributes
1321 -------------------
1322
1323 Function attributes are set to communicate additional information about
1324 a function. Function attributes are considered to be part of the
1325 function, not of the function type, so functions with different function
1326 attributes can have the same function type.
1327
1328 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1329 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1330 example:
1331
1332 .. code-block:: llvm
1333
1334     define void @f() noinline { ... }
1335     define void @f() alwaysinline { ... }
1336     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1337     define void @f() optsize { ... }
1338
1339 ``alignstack(<n>)``
1340     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1341     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1342     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1343     parentheses.
1344 ``allocsize(<EltSizeParam>[, <NumEltsParam>])``
1345     This attribute indicates that the annotated function will always return at
1346     least a given number of bytes (or null). Its arguments are zero-indexed
1347     parameter numbers; if one argument is provided, then it's assumed that at
1348     least ``CallSite.Args[EltSizeParam]`` bytes will be available at the
1349     returned pointer. If two are provided, then it's assumed that
1350     ``CallSite.Args[EltSizeParam] * CallSite.Args[NumEltsParam]`` bytes are
1351     available. The referenced parameters must be integer types. No assumptions
1352     are made about the contents of the returned block of memory.
1353 ``alwaysinline``
1354     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1355     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1356     inlining size threshold for this caller.
1357 ``builtin``
1358     This indicates that the callee function at a call site should be
1359     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1360     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1361     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1362     attribute.
1363 ``cold``
1364     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1365     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1366     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1367     weight.
1368 ``convergent``
1369     In some parallel execution models, there exist operations that cannot be
1370     made control-dependent on any additional values.  We call such operations
1371     ``convergent``, and mark them with this attribute.
1372
1373     The ``convergent`` attribute may appear on functions or call/invoke
1374     instructions.  When it appears on a function, it indicates that calls to
1375     this function should not be made control-dependent on additional values.
1376     For example, the intrinsic ``llvm.nvvm.barrier0`` is ``convergent``, so
1377     calls to this intrinsic cannot be made control-dependent on additional
1378     values.
1379
1380     When it appears on a call/invoke, the ``convergent`` attribute indicates
1381     that we should treat the call as though we're calling a convergent
1382     function.  This is particularly useful on indirect calls; without this we
1383     may treat such calls as though the target is non-convergent.
1384
1385     The optimizer may remove the ``convergent`` attribute on functions when it
1386     can prove that the function does not execute any convergent operations.
1387     Similarly, the optimizer may remove ``convergent`` on calls/invokes when it
1388     can prove that the call/invoke cannot call a convergent function.
1389 ``inaccessiblememonly``
1390     This attribute indicates that the function may only access memory that
1391     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1392     of ``readnone``. If the function reads or writes other memory, the
1393     behavior is undefined.
1394 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1395     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1396     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1397     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``. If the
1398     function reads or writes other memory, the behavior is undefined.
1399 ``inlinehint``
1400     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1401     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1402     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1403     inliner.
1404 ``jumptable``
1405     This attribute indicates that the function should be added to a
1406     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1407     references to this function should be replaced with a reference to the
1408     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1409     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1410     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1411     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1412 ``minsize``
1413     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1414     passes make choices that keep the code size of this function as small
1415     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1416     performance in order to minimize the size of the generated code.
1417 ``naked``
1418     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1419     function. This can have very system-specific consequences.
1420 ``no-jump-tables``
1421     When this attribute is set to true, the jump tables and lookup tables that
1422     can be generated from a switch case lowering are disabled.
1423 ``nobuiltin``
1424     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1425     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1426     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1427     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1428     and on function declarations and definitions.
1429 ``noduplicate``
1430     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1431     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1432     within its parent function, but may not be duplicated within
1433     its parent function.
1434
1435     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1436     be an inlining candidate, provided that the call is not
1437     duplicated by inlining. That implies that the function has
1438     internal linkage and only has one call site, so the original
1439     call is dead after inlining.
1440 ``noimplicitfloat``
1441     This attributes disables implicit floating-point instructions.
1442 ``noinline``
1443     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1444     function in any situation. This attribute may not be used together
1445     with the ``alwaysinline`` attribute.
1446 ``nonlazybind``
1447     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1448     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1449     startup time if the function is not called during program startup.
1450 ``noredzone``
1451     This attribute indicates that the code generator should not use a
1452     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1453 ``indirect-tls-seg-refs``
1454     This attribute indicates that the code generator should not use
1455     direct TLS access through segment registers, even if the
1456     target-specific ABI normally permits it.
1457 ``noreturn``
1458     This function attribute indicates that the function never returns
1459     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1460     function ever does dynamically return.
1461 ``norecurse``
1462     This function attribute indicates that the function does not call itself
1463     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1464     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1465 ``nounwind``
1466     This function attribute indicates that the function never raises an
1467     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1468     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1469     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1470     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1471     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1472 ``"null-pointer-is-valid"``
1473    If ``"null-pointer-is-valid"`` is set to ``"true"``, then ``null`` address
1474    in address-space 0 is considered to be a valid address for memory loads and
1475    stores. Any analysis or optimization should not treat dereferencing a
1476    pointer to ``null`` as undefined behavior in this function.
1477    Note: Comparing address of a global variable to ``null`` may still
1478    evaluate to false because of a limitation in querying this attribute inside
1479    constant expressions.
1480 ``optforfuzzing``
1481     This attribute indicates that this function should be optimized
1482     for maximum fuzzing signal.
1483 ``optnone``
1484     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1485     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1486     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1487     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1488     attribute; this attribute is also incompatible
1489     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1490
1491     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1492     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1493     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1494     candidates for inlining into the body of this function.
1495 ``optsize``
1496     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1497     passes make choices that keep the code size of this function low,
1498     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1499     long as they do not significantly impact runtime performance.
1500 ``"patchable-function"``
1501     This attribute tells the code generator that the code
1502     generated for this function needs to follow certain conventions that
1503     make it possible for a runtime function to patch over it later.
1504     The exact effect of this attribute depends on its string value,
1505     for which there currently is one legal possibility:
1506
1507      * ``"prologue-short-redirect"`` - This style of patchable
1508        function is intended to support patching a function prologue to
1509        redirect control away from the function in a thread safe
1510        manner.  It guarantees that the first instruction of the
1511        function will be large enough to accommodate a short jump
1512        instruction, and will be sufficiently aligned to allow being
1513        fully changed via an atomic compare-and-swap instruction.
1514        While the first requirement can be satisfied by inserting large
1515        enough NOP, LLVM can and will try to re-purpose an existing
1516        instruction (i.e. one that would have to be emitted anyway) as
1517        the patchable instruction larger than a short jump.
1518
1519        ``"prologue-short-redirect"`` is currently only supported on
1520        x86-64.
1521
1522     This attribute by itself does not imply restrictions on
1523     inter-procedural optimizations.  All of the semantic effects the
1524     patching may have to be separately conveyed via the linkage type.
1525 ``"probe-stack"``
1526     This attribute indicates that the function will trigger a guard region
1527     in the end of the stack. It ensures that accesses to the stack must be
1528     no further apart than the size of the guard region to a previous
1529     access of the stack. It takes one required string value, the name of
1530     the stack probing function that will be called.
1531
1532     If a function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into
1533     a function with another ``"probe-stack"`` attribute, the resulting
1534     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the caller. If a
1535     function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into a
1536     function that has no ``"probe-stack"`` attribute at all, the resulting
1537     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the callee.
1538 ``readnone``
1539     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1540     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1541     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1542     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1543     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1544     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1545     to callers. This means while it cannot unwind exceptions by calling
1546     the ``C++`` exception throwing methods (since they write to memory), there may
1547     be non-``C++`` mechanisms that throw exceptions without writing to LLVM
1548     visible memory.
1549
1550     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1551     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1552     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1553
1554     If a readnone function reads or writes memory visible to the program, or
1555     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads from
1556     or writes to a readnone pointer argument, the behavior is undefined.
1557 ``readonly``
1558     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1559     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1560     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1561     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1562     state that may be set in the caller. A readonly function always
1563     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1564     called with the same set of arguments and global state.  This means while it
1565     cannot unwind exceptions by calling the ``C++`` exception throwing methods
1566     (since they write to memory), there may be non-``C++`` mechanisms that throw
1567     exceptions without writing to LLVM visible memory.
1568
1569     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1570     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1571     the pointer points to.
1572
1573     If a readonly function writes memory visible to the program, or
1574     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function writes to
1575     a readonly pointer argument, the behavior is undefined.
1576 ``"stack-probe-size"``
1577     This attribute controls the behavior of stack probes: either
1578     the ``"probe-stack"`` attribute, or ABI-required stack probes, if any.
1579     It defines the size of the guard region. It ensures that if the function
1580     may use more stack space than the size of the guard region, stack probing
1581     sequence will be emitted. It takes one required integer value, which
1582     is 4096 by default.
1583
1584     If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is inlined into
1585     a function with another ``"stack-probe-size"`` attribute, the resulting
1586     function has the ``"stack-probe-size"`` attribute that has the lower
1587     numeric value. If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is
1588     inlined into a function that has no ``"stack-probe-size"`` attribute
1589     at all, the resulting function has the ``"stack-probe-size"`` attribute
1590     of the callee.
1591 ``"no-stack-arg-probe"``
1592     This attribute disables ABI-required stack probes, if any.
1593 ``writeonly``
1594     On a function, this attribute indicates that the function may write to but
1595     does not read from memory.
1596
1597     On an argument, this attribute indicates that the function may write to but
1598     does not read through this pointer argument (even though it may read from
1599     the memory that the pointer points to).
1600
1601     If a writeonly function reads memory visible to the program, or
1602     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads
1603     from a writeonly pointer argument, the behavior is undefined.
1604 ``argmemonly``
1605     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1606     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1607     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1608     function can refer to memory only using pointers based on its function
1609     arguments.
1610
1611     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1612     in order to specify that function reads only from its arguments.
1613
1614     If an argmemonly function reads or writes memory other than the pointer
1615     arguments, or has other side-effects, the behavior is undefined.
1616 ``returns_twice``
1617     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1618     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1619     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1620     functions.
1621 ``safestack``
1622     This attribute indicates that
1623     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1624     protection is enabled for this function.
1625
1626     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1627     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1628     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1629     function will have a ``safestack`` attribute.
1630 ``sanitize_address``
1631     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1632     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1633 ``sanitize_memory``
1634     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1635     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1636 ``sanitize_thread``
1637     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1638     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1639 ``sanitize_hwaddress``
1640     This attribute indicates that HWAddressSanitizer checks
1641     (dynamic address safety analysis based on tagged pointers) are enabled for
1642     this function.
1643 ``speculative_load_hardening``
1644     This attribute indicates that
1645     `Speculative Load Hardening <https://llvm.org/docs/SpeculativeLoadHardening.html>`_
1646     should be enabled for the function body.
1647
1648     Speculative Load Hardening is a best-effort mitigation against
1649     information leak attacks that make use of control flow
1650     miss-speculation - specifically miss-speculation of whether a branch
1651     is taken or not. Typically vulnerabilities enabling such attacks are
1652     classified as "Spectre variant #1". Notably, this does not attempt to
1653     mitigate against miss-speculation of branch target, classified as
1654     "Spectre variant #2" vulnerabilities.
1655
1656     When inlining, the attribute is sticky. Inlining a function that carries
1657     this attribute will cause the caller to gain the attribute. This is intended
1658     to provide a maximally conservative model where the code in a function
1659     annotated with this attribute will always (even after inlining) end up
1660     hardened.
1661 ``speculatable``
1662     This function attribute indicates that the function does not have any
1663     effects besides calculating its result and does not have undefined behavior.
1664     Note that ``speculatable`` is not enough to conclude that along any
1665     particular execution path the number of calls to this function will not be
1666     externally observable. This attribute is only valid on functions
1667     and declarations, not on individual call sites. If a function is
1668     incorrectly marked as speculatable and really does exhibit
1669     undefined behavior, the undefined behavior may be observed even
1670     if the call site is dead code.
1671
1672 ``ssp``
1673     This attribute indicates that the function should emit a stack
1674     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1675     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1676     return from the function to see if it has been overwritten. A
1677     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1678     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1679
1680     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1681     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1682     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1683       ``ssp-buffer-size``.
1684
1685     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1686     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1687
1688     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1689     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1690     function will have an ``ssp`` attribute.
1691 ``sspreq``
1692     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1693     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1694     attribute.
1695
1696     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1697     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1698     The specific layout rules are:
1699
1700     #. Large arrays and structures containing large arrays
1701        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1702     #. Small arrays and structures containing small arrays
1703        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1704     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1705        protector.
1706
1707     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1708     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1709     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1710     an ``sspreq`` attribute.
1711 ``sspstrong``
1712     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1713     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1714     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1715     will enable protectors for functions with:
1716
1717     - Arrays of any size and type
1718     - Aggregates containing an array of any size and type.
1719     - Calls to alloca().
1720     - Local variables that have had their address taken.
1721
1722     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1723     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1724     The specific layout rules are:
1725
1726     #. Large arrays and structures containing large arrays
1727        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1728     #. Small arrays and structures containing small arrays
1729        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1730     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1731        protector.
1732
1733     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1734
1735     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1736     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1737     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1738 ``strictfp``
1739     This attribute indicates that the function was called from a scope that
1740     requires strict floating-point semantics.  LLVM will not attempt any
1741     optimizations that require assumptions about the floating-point rounding
1742     mode or that might alter the state of floating-point status flags that
1743     might otherwise be set or cleared by calling this function.
1744 ``"thunk"``
1745     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1746     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1747     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1748     match the thunk target prototype.
1749 ``uwtable``
1750     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1751     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1752     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1753     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1754     units.
1755 ``nocf_check``
1756     This attribute indicates that no control-flow check will be performed on
1757     the attributed entity. It disables -fcf-protection=<> for a specific
1758     entity to fine grain the HW control flow protection mechanism. The flag
1759     is target independent and currently appertains to a function or function
1760     pointer.
1761 ``shadowcallstack``
1762     This attribute indicates that the ShadowCallStack checks are enabled for
1763     the function. The instrumentation checks that the return address for the
1764     function has not changed between the function prolog and eiplog. It is
1765     currently x86_64-specific.
1766
1767 .. _glattrs:
1768
1769 Global Attributes
1770 -----------------
1771
1772 Attributes may be set to communicate additional information about a global variable.
1773 Unlike :ref:`function attributes <fnattrs>`, attributes on a global variable
1774 are grouped into a single :ref:`attribute group <attrgrp>`.
1775
1776 .. _opbundles:
1777
1778 Operand Bundles
1779 ---------------
1780
1781 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1782 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1783 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1784 incorrect and will change program semantics.
1785
1786 Syntax::
1787
1788     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1789     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1790     bundle operand ::= SSA value
1791     tag ::= string constant
1792
1793 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1794 given function may be called from multiple places with different kinds
1795 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1796 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1797 callee being dispatched to.
1798
1799 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1800 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1801 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1802 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1803 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1804 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1805 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1806 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1807 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1808
1809 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1810   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1811 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1812   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1813   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1814   callsite specific attributes.
1815 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1816   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1817   usual as long as they take into account the first two properties.
1818
1819 More specific types of operand bundles are described below.
1820
1821 .. _deopt_opbundles:
1822
1823 Deoptimization Operand Bundles
1824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1825
1826 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1827 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1828 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1829 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1830 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1831 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1832 out of scope for the language reference, but it usually involves
1833 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1834
1835 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1836 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1837 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1838 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1839 operand bundles do not capture their operands except during
1840 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1841 compiled frame.
1842
1843 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1844 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1845 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1846 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1847 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1848 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1849 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1850 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1851
1852 .. code-block:: llvm
1853
1854     define void @f() {
1855       call void @x()  ;; no deopt state
1856       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1857       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1858       ret void
1859     }
1860
1861     define void @g() {
1862       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1863       ret void
1864     }
1865
1866 will result in
1867
1868 .. code-block:: llvm
1869
1870     define void @g() {
1871       call void @x()  ;; still no deopt state
1872       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1873       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1874       ret void
1875     }
1876
1877 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1878 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1879 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1880 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1881 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1882
1883 .. _ob_funclet:
1884
1885 Funclet Operand Bundles
1886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1887
1888 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1889 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1890 is within a particular funclet.  There can be at most one
1891 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1892 exactly one bundle operand.
1893
1894 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1895 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1896 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1897
1898 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1899   intrinsic, or
1900 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1901   not-yet-exited funclet EH pad.
1902
1903 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1904 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1905
1906 GC Transition Operand Bundles
1907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1908
1909 GC transition operand bundles are characterized by the
1910 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
1911 call as a transition between a function with one GC strategy to a
1912 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
1913 between GC strategies requires additional code generation at the call
1914 site, these bundles may contain any values that are needed by the
1915 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
1916 <gc_transition_args>`.
1917
1918 .. _moduleasm:
1919
1920 Module-Level Inline Assembly
1921 ----------------------------
1922
1923 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1924 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1925 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1926 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1927
1928 .. code-block:: llvm
1929
1930     module asm "inline asm code goes here"
1931     module asm "more can go here"
1932
1933 The strings can contain any character by escaping non-printable
1934 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1935 two digit hex code for the number.
1936
1937 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1938 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1939
1940 .. _langref_datalayout:
1941
1942 Data Layout
1943 -----------
1944
1945 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1946 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1947 simply:
1948
1949 .. code-block:: llvm
1950
1951     target datalayout = "layout specification"
1952
1953 The *layout specification* consists of a list of specifications
1954 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1955 with a letter and may include other information after the letter to
1956 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1957 as follows:
1958
1959 ``E``
1960     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1961     the bits with the most significance have the lowest address
1962     location.
1963 ``e``
1964     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1965     is, the bits with the least significance have the lowest address
1966     location.
1967 ``S<size>``
1968     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1969     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1970     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1971     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1972     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1973     alignment promotions.
1974 ``P<address space>``
1975     Specifies the address space that corresponds to program memory.
1976     Harvard architectures can use this to specify what space LLVM
1977     should place things such as functions into. If omitted, the
1978     program memory space defaults to the default address space of 0,
1979     which corresponds to a Von Neumann architecture that has code
1980     and data in the same space.
1981 ``A<address space>``
1982     Specifies the address space of objects created by '``alloca``'.
1983     Defaults to the default address space of 0.
1984 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>:<idx>``
1985     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1986     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. The fourth parameter
1987     ``<idx>`` is a size of index that used for address calculation. If not
1988     specified, the default index size is equal to the pointer size. All sizes
1989     are in bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1990     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1991     in the range [1,2^23).
1992 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1993     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1994     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1995 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1996     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1997     ``<size>``.
1998 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1999     This specifies the alignment for a floating-point type of a given bit
2000     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
2001     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
2002     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
2003     targets.
2004 ``a:<abi>:<pref>``
2005     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
2006 ``m:<mangling>``
2007     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. Symbols
2008     prefixed with the mangling escape character ``\01`` are passed through
2009     directly to the assembler without the escape character. The mangling style
2010     options are
2011
2012     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
2013     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
2014     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
2015       symbols get a ``_`` prefix.
2016     * ``x``: Windows x86 COFF mangling: Private symbols get the usual prefix.
2017       Regular C symbols get a ``_`` prefix. Functions with ``__stdcall``,
2018       ``__fastcall``, and ``__vectorcall`` have custom mangling that appends
2019       ``@N`` where N is the number of bytes used to pass parameters. C++ symbols
2020       starting with ``?`` are not mangled in any way.
2021     * ``w``: Windows COFF mangling: Similar to ``x``, except that normal C
2022       symbols do not receive a ``_`` prefix.
2023 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
2024     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
2025     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
2026     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
2027     this set are considered to support most general arithmetic operations
2028     efficiently.
2029 ``ni:<address space0>:<address space1>:<address space2>...``
2030     This specifies pointer types with the specified address spaces
2031     as :ref:`Non-Integral Pointer Type <nointptrtype>` s.  The ``0``
2032     address space cannot be specified as non-integral.
2033
2034 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
2035 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
2036 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
2037
2038 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
2039 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
2040 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
2041 specifications are given in this list:
2042
2043 -  ``E`` - big endian
2044 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
2045 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
2046    same as the default address space.
2047 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
2048 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
2049 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
2050 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
2051 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
2052 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
2053    alignment of 64-bits
2054 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
2055 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
2056 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
2057 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
2058 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
2059 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
2060 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
2061
2062 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
2063 following rules:
2064
2065 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
2066    that specification is used.
2067 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
2068    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
2069    sought type is used. If none of the specifications are larger than
2070    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
2071    given the default specifications above, the i7 type will use the
2072    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
2073    alignment of i64 (largest specified).
2074 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
2075    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
2076    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
2077    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
2078
2079 The function of the data layout string may not be what you expect.
2080 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
2081 the code generator should use.
2082
2083 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
2084 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
2085 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
2086 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
2087 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
2088 don't specify the string, the default specifications will be used to
2089 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
2090 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
2091 these default specifications.
2092
2093 .. _langref_triple:
2094
2095 Target Triple
2096 -------------
2097
2098 A module may specify a target triple string that describes the target
2099 host. The syntax for the target triple is simply:
2100
2101 .. code-block:: llvm
2102
2103     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
2104
2105 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
2106 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
2107
2108 ::
2109
2110     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
2111     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
2112
2113 This information is passed along to the backend so that it generates
2114 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
2115 command line with the ``-mtriple`` command line option.
2116
2117 .. _pointeraliasing:
2118
2119 Pointer Aliasing Rules
2120 ----------------------
2121
2122 Any memory access must be done through a pointer value associated with
2123 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
2124 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
2125 to the following rules:
2126
2127 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
2128    value it is *based* on.
2129 -  An address of a global variable is associated with the address range
2130    of the variable's storage.
2131 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
2132    address range of the allocated storage.
2133 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
2134    address.
2135 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
2136    a function not defined within LLVM may be associated with address
2137    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
2138    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
2139    allocated by mechanisms provided by LLVM.
2140
2141 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
2142 following rules:
2143
2144 -  A pointer value formed from a scalar ``getelementptr`` operation is *based* on
2145    the pointer-typed operand of the ``getelementptr``.
2146 -  The pointer in lane *l* of the result of a vector ``getelementptr`` operation
2147    is *based* on the pointer in lane *l* of the vector-of-pointers-typed operand
2148    of the ``getelementptr``.
2149 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
2150    ``bitcast``.
2151 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
2152    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
2153    the pointer's value.
2154 -  The "*based* on" relationship is transitive.
2155
2156 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
2157 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
2158
2159 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
2160 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
2161 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
2162 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
2163 alignment of the store.
2164
2165 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
2166 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
2167 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
2168 which specialized optimization passes may use to implement type-based
2169 alias analysis.
2170
2171 .. _volatile:
2172
2173 Volatile Memory Accesses
2174 ------------------------
2175
2176 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
2177 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
2178 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
2179 volatile operations or change their order of execution relative to other
2180 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
2181 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
2182 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
2183
2184 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
2185 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
2186 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
2187 target-legal volatile load/store instructions.
2188
2189 .. admonition:: Rationale
2190
2191  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
2192  data width to be executed as single instruction. For example, in C
2193  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
2194  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
2195  frontend upholds these expectations, which are intentionally
2196  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
2197  do not violate the frontend's contract with the language.
2198
2199 .. _memmodel:
2200
2201 Memory Model for Concurrent Operations
2202 --------------------------------------
2203
2204 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
2205 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
2206 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
2207 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
2208
2209 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
2210
2211 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
2212 that
2213
2214 -  Is a superset of single-thread program order, and
2215 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
2216    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
2217    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
2218    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
2219    Constraints <ordering>`).
2220
2221 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
2222 between a thread and signals executing inside that thread.
2223
2224 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
2225 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
2226 (defined) write operations (store instructions, atomic
2227 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
2228 section, initialized globals are considered to have a write of the
2229 initializer which is atomic and happens before any other read or write
2230 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
2231 may see any write to the same byte, except:
2232
2233 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
2234    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
2235    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
2236 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
2237    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
2238
2239 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
2240
2241 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
2242    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
2243    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
2244    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
2245    synchronization.)
2246 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
2247    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
2248 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
2249    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
2250 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
2251    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
2252    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
2253    constraints on how the choice is made.
2254 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
2255
2256 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
2257 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
2258 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
2259 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
2260 than one instruction to read the series of bytes.
2261
2262 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
2263 model places only one restriction on IR transformations on top of what
2264 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
2265 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
2266 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
2267 from an address, introducing a store can change a load that may see
2268 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
2269
2270 .. _ordering:
2271
2272 Atomic Memory Ordering Constraints
2273 ----------------------------------
2274
2275 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
2276 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
2277 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
2278 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
2279 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
2280 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
2281 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
2282 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
2283 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
2284 differently since they don't take an address. See that instruction's
2285 documentation for details.
2286
2287 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
2288 :doc:`Atomics`.
2289
2290 ``unordered``
2291     The set of values that can be read is governed by the happens-before
2292     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
2293     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
2294     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
2295     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
2296     to make them atomic in any interesting way.
2297 ``monotonic``
2298     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
2299     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
2300     address. All modification orders must be compatible with the
2301     happens-before order. There is no guarantee that the modification
2302     orders can be combined to a global total order for the whole program
2303     (and this often will not be possible). The read in an atomic
2304     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
2305     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
2306     order immediately before the value it writes. If one atomic read
2307     happens before another atomic read of the same address, the later
2308     read must see the same value or a later value in the address's
2309     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2310     stronger) operations on the same address. If an address is written
2311     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2312     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2313     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2314     ``memory_order_relaxed``.
2315 ``acquire``
2316     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2317     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2318     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2319 ``release``
2320     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2321     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2322     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2323     complete description; see the C++0x definition of a release
2324     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2325     ``memory_order_release``.
2326 ``acq_rel`` (acquire+release)
2327     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2328     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2329 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2330     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2331     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2332     writes), there is a global total order on all
2333     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2334     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2335     modification orders of all the affected addresses. Each
2336     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2337     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2338     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2339
2340 .. _syncscope:
2341
2342 If an atomic operation is marked ``syncscope("singlethread")``, it only
2343 *synchronizes with* and only participates in the seq\_cst total orderings of
2344 other operations running in the same thread (for example, in signal handlers).
2345
2346 If an atomic operation is marked ``syncscope("<target-scope>")``, where
2347 ``<target-scope>`` is a target specific synchronization scope, then it is target
2348 dependent if it *synchronizes with* and participates in the seq\_cst total
2349 orderings of other operations.
2350
2351 Otherwise, an atomic operation that is not marked ``syncscope("singlethread")``
2352 or ``syncscope("<target-scope>")`` *synchronizes with* and participates in the
2353 seq\_cst total orderings of other operations that are not marked
2354 ``syncscope("singlethread")`` or ``syncscope("<target-scope>")``.
2355
2356 .. _floatenv:
2357
2358 Floating-Point Environment
2359 --------------------------
2360
2361 The default LLVM floating-point environment assumes that floating-point
2362 instructions do not have side effects. Results assume the round-to-nearest
2363 rounding mode. No floating-point exception state is maintained in this
2364 environment. Therefore, there is no attempt to create or preserve invalid
2365 operation (SNaN) or division-by-zero exceptions.
2366
2367 The benefit of this exception-free assumption is that floating-point
2368 operations may be speculated freely without any other fast-math relaxations
2369 to the floating-point model.
2370
2371 Code that requires different behavior than this should use the
2372 :ref:`Constrained Floating-Point Intrinsics <constrainedfp>`.
2373
2374 .. _fastmath:
2375
2376 Fast-Math Flags
2377 ---------------
2378
2379 LLVM IR floating-point operations (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2380 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2381 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) and :ref:`call <i_call>`
2382 may use the following flags to enable otherwise unsafe
2383 floating-point transformations.
2384
2385 ``nnan``
2386    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2387    NaN. If an argument is a nan, or the result would be a nan, it produces
2388    a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2389
2390 ``ninf``
2391    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2392    +/-Inf. If an argument is +/-Inf, or the result would be +/-Inf, it
2393    produces a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2394
2395 ``nsz``
2396    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2397    argument or result as insignificant.
2398
2399 ``arcp``
2400    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2401    argument rather than perform division.
2402
2403 ``contract``
2404    Allow floating-point contraction (e.g. fusing a multiply followed by an
2405    addition into a fused multiply-and-add).
2406
2407 ``afn``
2408    Approximate functions - Allow substitution of approximate calculations for
2409    functions (sin, log, sqrt, etc). See floating-point intrinsic definitions
2410    for places where this can apply to LLVM's intrinsic math functions.
2411
2412 ``reassoc``
2413    Allow reassociation transformations for floating-point instructions.
2414    This may dramatically change results in floating-point.
2415
2416 ``fast``
2417    This flag implies all of the others.
2418
2419 .. _uselistorder:
2420
2421 Use-list Order Directives
2422 -------------------------
2423
2424 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2425 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2426 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2427 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2428
2429 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2430 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2431 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2432
2433 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2434 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2435 function's scope.
2436
2437 :Syntax:
2438
2439 ::
2440
2441     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2442     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2443
2444 :Examples:
2445
2446 ::
2447
2448     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2449     entry:
2450       ; ... instructions ...
2451     bb:
2452       ; ... instructions ...
2453
2454       ; At function scope.
2455       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2456       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2457     }
2458
2459     ; At global scope.
2460     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2461     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2462     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2463     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2464
2465 .. _source_filename:
2466
2467 Source Filename
2468 ---------------
2469
2470 The *source filename* string is set to the original module identifier,
2471 which will be the name of the compiled source file when compiling from
2472 source through the clang front end, for example. It is then preserved through
2473 the IR and bitcode.
2474
2475 This is currently necessary to generate a consistent unique global
2476 identifier for local functions used in profile data, which prepends the
2477 source file name to the local function name.
2478
2479 The syntax for the source file name is simply:
2480
2481 .. code-block:: text
2482
2483     source_filename = "/path/to/source.c"
2484
2485 .. _typesystem:
2486
2487 Type System
2488 ===========
2489
2490 The LLVM type system is one of the most important features of the
2491 intermediate representation. Being typed enables a number of
2492 optimizations to be performed on the intermediate representation
2493 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2494 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2495 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2496 not feasible to perform on normal three address code representations.
2497
2498 .. _t_void:
2499
2500 Void Type
2501 ---------
2502
2503 :Overview:
2504
2505
2506 The void type does not represent any value and has no size.
2507
2508 :Syntax:
2509
2510
2511 ::
2512
2513       void
2514
2515
2516 .. _t_function:
2517
2518 Function Type
2519 -------------
2520
2521 :Overview:
2522
2523
2524 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2525 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2526 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2527 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2528
2529 :Syntax:
2530
2531 ::
2532
2533       <returntype> (<parameter list>)
2534
2535 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2536 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2537 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2538 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2539 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2540 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2541
2542 :Examples:
2543
2544 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2545 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2546 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2547 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2548 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2549 | ``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. |
2550 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2551 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2552 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2553
2554 .. _t_firstclass:
2555
2556 First Class Types
2557 -----------------
2558
2559 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2560 Values of these types are the only ones which can be produced by
2561 instructions.
2562
2563 .. _t_single_value:
2564
2565 Single Value Types
2566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2567
2568 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2569
2570 .. _t_integer:
2571
2572 Integer Type
2573 """"""""""""
2574
2575 :Overview:
2576
2577 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2578 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2579 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2580
2581 :Syntax:
2582
2583 ::
2584
2585       iN
2586
2587 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2588 value.
2589
2590 Examples:
2591 *********
2592
2593 +----------------+------------------------------------------------+
2594 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2595 +----------------+------------------------------------------------+
2596 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2597 +----------------+------------------------------------------------+
2598 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2599 +----------------+------------------------------------------------+
2600
2601 .. _t_floating:
2602
2603 Floating-Point Types
2604 """"""""""""""""""""
2605
2606 .. list-table::
2607    :header-rows: 1
2608
2609    * - Type
2610      - Description
2611
2612    * - ``half``
2613      - 16-bit floating-point value
2614
2615    * - ``float``
2616      - 32-bit floating-point value
2617
2618    * - ``double``
2619      - 64-bit floating-point value
2620
2621    * - ``fp128``
2622      - 128-bit floating-point value (112-bit mantissa)
2623
2624    * - ``x86_fp80``
2625      -  80-bit floating-point value (X87)
2626
2627    * - ``ppc_fp128``
2628      - 128-bit floating-point value (two 64-bits)
2629
2630 The binary format of half, float, double, and fp128 correspond to the
2631 IEEE-754-2008 specifications for binary16, binary32, binary64, and binary128
2632 respectively.
2633
2634 X86_mmx Type
2635 """"""""""""
2636
2637 :Overview:
2638
2639 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2640 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2641 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2642 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2643 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2644 of this type.
2645
2646 :Syntax:
2647
2648 ::
2649
2650       x86_mmx
2651
2652
2653 .. _t_pointer:
2654
2655 Pointer Type
2656 """"""""""""
2657
2658 :Overview:
2659
2660 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2661 commonly used to reference objects in memory.
2662
2663 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2664 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2665 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2666 are target-specific.
2667
2668 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2669 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2670
2671 :Syntax:
2672
2673 ::
2674
2675       <type> *
2676
2677 :Examples:
2678
2679 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2680 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2681 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2682 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2683 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2684 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2685 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2686
2687 .. _t_vector:
2688
2689 Vector Type
2690 """""""""""
2691
2692 :Overview:
2693
2694 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2695 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2696 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2697 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2698 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2699
2700 :Syntax:
2701
2702 ::
2703
2704       < <# elements> x <elementtype> >
2705
2706 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2707 elementtype may be any integer, floating-point or pointer type. Vectors
2708 of size zero are not allowed.
2709
2710 :Examples:
2711
2712 +-------------------+--------------------------------------------------+
2713 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2714 +-------------------+--------------------------------------------------+
2715 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2716 +-------------------+--------------------------------------------------+
2717 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2718 +-------------------+--------------------------------------------------+
2719 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2720 +-------------------+--------------------------------------------------+
2721
2722 .. _t_label:
2723
2724 Label Type
2725 ^^^^^^^^^^
2726
2727 :Overview:
2728
2729 The label type represents code labels.
2730
2731 :Syntax:
2732
2733 ::
2734
2735       label
2736
2737 .. _t_token:
2738
2739 Token Type
2740 ^^^^^^^^^^
2741
2742 :Overview:
2743
2744 The token type is used when a value is associated with an instruction
2745 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2746 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2747 :ref:`select <i_select>` of type token.
2748
2749 :Syntax:
2750
2751 ::
2752
2753       token
2754
2755
2756
2757 .. _t_metadata:
2758
2759 Metadata Type
2760 ^^^^^^^^^^^^^
2761
2762 :Overview:
2763
2764 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2765 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2766
2767 :Syntax:
2768
2769 ::
2770
2771       metadata
2772
2773 .. _t_aggregate:
2774
2775 Aggregate Types
2776 ^^^^^^^^^^^^^^^
2777
2778 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2779 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2780 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2781 aggregate types.
2782
2783 .. _t_array:
2784
2785 Array Type
2786 """"""""""
2787
2788 :Overview:
2789
2790 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2791 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2792 elements) and an underlying data type.
2793
2794 :Syntax:
2795
2796 ::
2797
2798       [<# elements> x <elementtype>]
2799
2800 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2801 be any type with a size.
2802
2803 :Examples:
2804
2805 +------------------+--------------------------------------+
2806 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2807 +------------------+--------------------------------------+
2808 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2809 +------------------+--------------------------------------+
2810 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2811 +------------------+--------------------------------------+
2812
2813 Here are some examples of multidimensional arrays:
2814
2815 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2816 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2817 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2818 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating-point values.   |
2819 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2820 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2821 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2822
2823 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2824 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2825 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2826 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2827 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2828 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2829 example.
2830
2831 .. _t_struct:
2832
2833 Structure Type
2834 """"""""""""""
2835
2836 :Overview:
2837
2838 The structure type is used to represent a collection of data members
2839 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2840 a size.
2841
2842 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2843 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2844 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2845 '``insertvalue``' instructions.
2846
2847 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2848 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2849 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2850 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2851 required to match what the underlying code generator expects.
2852
2853 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2854 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2855 identified types are always defined at the top level with a name.
2856 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2857 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2858 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2859
2860 :Syntax:
2861
2862 ::
2863
2864       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2865       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2866
2867 :Examples:
2868
2869 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2870 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2871 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2872 | ``{ 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``.  |
2873 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2874 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2875 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2876
2877 .. _t_opaque:
2878
2879 Opaque Structure Types
2880 """"""""""""""""""""""
2881
2882 :Overview:
2883
2884 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2885 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2886 notion of a forward declared structure.
2887
2888 :Syntax:
2889
2890 ::
2891
2892       %X = type opaque
2893       %52 = type opaque
2894
2895 :Examples:
2896
2897 +--------------+-------------------+
2898 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2899 +--------------+-------------------+
2900
2901 .. _constants:
2902
2903 Constants
2904 =========
2905
2906 LLVM has several different basic types of constants. This section
2907 describes them all and their syntax.
2908
2909 Simple Constants
2910 ----------------
2911
2912 **Boolean constants**
2913     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2914     of the ``i1`` type.
2915 **Integer constants**
2916     Standard integers (such as '4') are constants of the
2917     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2918     integer types.
2919 **Floating-point constants**
2920     Floating-point constants use standard decimal notation (e.g.
2921     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2922     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2923     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2924     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2925     decimal in binary. Floating-point constants must have a
2926     :ref:`floating-point <t_floating>` type.
2927 **Null pointer constants**
2928     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2929     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2930 **Token constants**
2931     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2932     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2933
2934 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2935 floating-point constants. For example, the form
2936 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2937 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating-point
2938 constants are required (and the only time that they are generated by the
2939 disassembler) is when a floating-point constant must be emitted but it
2940 cannot be represented as a decimal floating-point number in a reasonable
2941 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2942 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2943 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2944
2945 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2946 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2947 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2948 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2949 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2950 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2951 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2952 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2953 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2954 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2955 will only work if they match the long double format on your target.
2956 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2957 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2958 (sign bit at the left).
2959
2960 There are no constants of type x86_mmx.
2961
2962 .. _complexconstants:
2963
2964 Complex Constants
2965 -----------------
2966
2967 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2968 constants and smaller complex constants.
2969
2970 **Structure constants**
2971     Structure constants are represented with notation similar to
2972     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2973     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2974     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2975     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2976     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2977     must match those specified by the type.
2978 **Array constants**
2979     Array constants are represented with notation similar to array type
2980     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2981     square brackets (``[]``)). For example:
2982     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2983     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2984     match those specified by the type. As a special case, character array
2985     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2986     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2987 **Vector constants**
2988     Vector constants are represented with notation similar to vector
2989     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2990     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2991     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2992     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2993     elements must match those specified by the type.
2994 **Zero initialization**
2995     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2996     value to zero of *any* type, including scalar and
2997     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2998     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2999     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
3000 **Metadata node**
3001     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
3002     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
3003     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
3004     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
3005     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
3006     information such as debug info.
3007
3008 Global Variable and Function Addresses
3009 --------------------------------------
3010
3011 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
3012 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
3013 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
3014 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
3015 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
3016 file:
3017
3018 .. code-block:: llvm
3019
3020     @X = global i32 17
3021     @Y = global i32 42
3022     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
3023
3024 .. _undefvalues:
3025
3026 Undefined Values
3027 ----------------
3028
3029 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
3030 indicates that the user of the value may receive an unspecified
3031 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
3032 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
3033
3034 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
3035 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
3036 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
3037 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
3038
3039 .. code-block:: llvm
3040
3041       %A = add %X, undef
3042       %B = sub %X, undef
3043       %C = xor %X, undef
3044     Safe:
3045       %A = undef
3046       %B = undef
3047       %C = undef
3048
3049 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
3050 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
3051
3052 .. code-block:: llvm
3053
3054       %A = or %X, undef
3055       %B = and %X, undef
3056     Safe:
3057       %A = -1
3058       %B = 0
3059     Safe:
3060       %A = %X  ;; By choosing undef as 0
3061       %B = %X  ;; By choosing undef as -1
3062     Unsafe:
3063       %A = undef
3064       %B = undef
3065
3066 These logical operations have bits that are not always affected by the
3067 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
3068 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
3069 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
3070 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
3071 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
3072 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
3073 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
3074 allowing the '``or``' to be folded to -1.
3075
3076 .. code-block:: llvm
3077
3078       %A = select undef, %X, %Y
3079       %B = select undef, 42, %Y
3080       %C = select %X, %Y, undef
3081     Safe:
3082       %A = %X     (or %Y)
3083       %B = 42     (or %Y)
3084       %C = %Y
3085     Unsafe:
3086       %A = undef
3087       %B = undef
3088       %C = undef
3089
3090 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
3091 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
3092 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
3093 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
3094 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
3095 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
3096 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
3097
3098 .. code-block:: text
3099
3100       %A = xor undef, undef
3101
3102       %B = undef
3103       %C = xor %B, %B
3104
3105       %D = undef
3106       %E = icmp slt %D, 4
3107       %F = icmp gte %D, 4
3108
3109     Safe:
3110       %A = undef
3111       %B = undef
3112       %C = undef
3113       %D = undef
3114       %E = undef
3115       %F = undef
3116
3117 This example points out that two '``undef``' operands are not
3118 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
3119 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
3120 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
3121 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
3122 its value over its "live range". This is true because the variable
3123 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
3124 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
3125 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
3126 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
3127 uses with" concept would not hold.
3128
3129 .. code-block:: llvm
3130
3131       %A = sdiv undef, %X
3132       %B = sdiv %X, undef
3133     Safe:
3134       %A = 0
3135     b: unreachable
3136
3137 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
3138 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
3139 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
3140 operation can be constant folded to '``0``', because the '``undef``'
3141 could be zero, and zero divided by any value is zero.
3142 However, in the second example, we can make a more aggressive
3143 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
3144 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
3145 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
3146 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
3147 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
3148 optimizer can assume that it occurs in dead code.
3149
3150 .. code-block:: text
3151
3152     a:  store undef -> %X
3153     b:  store %X -> undef
3154     Safe:
3155     a: <deleted>
3156     b: unreachable
3157
3158 A store *of* an undefined value can be assumed to not have any effect;
3159 we can assume that the value is overwritten with bits that happen to
3160 match what was already there. However, a store *to* an undefined
3161 location could clobber arbitrary memory, therefore, it has undefined
3162 behavior.
3163
3164 .. _poisonvalues:
3165
3166 Poison Values
3167 -------------
3168
3169 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
3170 they also represent the fact that an instruction or constant expression
3171 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
3172 that results in undefined behavior.
3173
3174 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
3175 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
3176 the ``nsw`` flag.
3177
3178 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
3179
3180 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
3181 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
3182    their dynamic predecessor basic block.
3183 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
3184    in the dynamic callers of their functions.
3185 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
3186    instructions that dynamically transfer control back to them.
3187 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
3188    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
3189    call instructions that dynamically transfer control back to them.
3190 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
3191    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
3192    (including loads and stores implied by intrinsics such as
3193    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
3194 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
3195    most recent preceding instruction with externally visible side
3196    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
3197    operations <volatile>`.)
3198 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
3199    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
3200    multiple successors and the instruction is always executed when
3201    control transfers to one of the successors, and may not be executed
3202    when control is transferred to another.
3203 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
3204    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
3205    be different if the terminator had transferred control to a different
3206    successor.
3207 -  Dependence is transitive.
3208
3209 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
3210 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
3211 on a poison value has undefined behavior.
3212
3213 Here are some examples:
3214
3215 .. code-block:: llvm
3216
3217     entry:
3218       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
3219       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
3220       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
3221       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
3222
3223       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
3224       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
3225
3226       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
3227
3228       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
3229       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
3230       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
3231       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
3232
3233       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
3234       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
3235
3236     true:
3237       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
3238                                            ; it has undefined behavior.
3239       br label %end
3240
3241     end:
3242       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
3243                                            ; Both edges into this PHI are
3244                                            ; control-dependent on %cmp, so this
3245                                            ; always results in a poison value.
3246
3247       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
3248                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
3249                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
3250
3251       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
3252                                            ; The same branch again, but this time the
3253                                            ; true block doesn't have side effects.
3254
3255     second_true:
3256       ; No side effects!
3257       ret void
3258
3259     second_end:
3260       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
3261                                            ; on the store in %end. Also, it is
3262                                            ; control-equivalent to %end, so this is
3263                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
3264                                            ; behavior in this example).
3265
3266 .. _blockaddress:
3267
3268 Addresses of Basic Blocks
3269 -------------------------
3270
3271 ``blockaddress(@function, %block)``
3272
3273 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
3274 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
3275 Taking the address of the entry block is illegal.
3276
3277 This value only has defined behavior when used as an operand to the
3278 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
3279 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
3280 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
3281 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
3282 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
3283 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
3284 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
3285 instruction.
3286
3287 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
3288 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
3289
3290 .. _constantexprs:
3291
3292 Constant Expressions
3293 --------------------
3294
3295 Constant expressions are used to allow expressions involving other
3296 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
3297 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
3298 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
3299 The following is the syntax for constant expressions:
3300
3301 ``trunc (CST to TYPE)``
3302     Perform the :ref:`trunc operation <i_trunc>` on constants.
3303 ``zext (CST to TYPE)``
3304     Perform the :ref:`zext operation <i_zext>` on constants.
3305 ``sext (CST to TYPE)``
3306     Perform the :ref:`sext operation <i_sext>` on constants.
3307 ``fptrunc (CST to TYPE)``
3308     Truncate a floating-point constant to another floating-point type.
3309     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
3310     must be floating-point.
3311 ``fpext (CST to TYPE)``
3312     Floating-point extend a constant to another type. The size of CST
3313     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
3314     floating-point.
3315 ``fptoui (CST to TYPE)``
3316     Convert a floating-point constant to the corresponding unsigned
3317     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3318     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3319     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3320     value won't fit in the integer type, the result is a
3321     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3322 ``fptosi (CST to TYPE)``
3323     Convert a floating-point constant to the corresponding signed
3324     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3325     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3326     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3327     value won't fit in the integer type, the result is a
3328     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3329 ``uitofp (CST to TYPE)``
3330     Convert an unsigned integer constant to the corresponding
3331     floating-point constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point
3332     type.  CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3333     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3334 ``sitofp (CST to TYPE)``
3335     Convert a signed integer constant to the corresponding floating-point
3336     constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point type.
3337     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3338     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3339 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
3340     Perform the :ref:`ptrtoint operation <i_ptrtoint>` on constants.
3341 ``inttoptr (CST to TYPE)``
3342     Perform the :ref:`inttoptr operation <i_inttoptr>` on constants.
3343     This one is *really* dangerous!
3344 ``bitcast (CST to TYPE)``
3345     Convert a constant, CST, to another TYPE.
3346     The constraints of the operands are the same as those for the
3347     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`.
3348 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
3349     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
3350     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
3351     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
3352 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
3353     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
3354     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
3355     instruction, the index list may have one or more indexes, which are
3356     required to make sense for the type of "pointer to TY".
3357 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
3358     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
3359 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
3360     Perform the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
3361 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
3362     Perform the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
3363 ``extractelement (VAL, IDX)``
3364     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
3365     constants.
3366 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3367     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3368     constants.
3369 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3370     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3371     constants.
3372 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3373     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3374     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3375     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3376     least one index value must be specified.
3377 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3378     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3379     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3380     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3381     value must be specified.
3382 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3383     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3384     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3385     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3386     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3387     operations on floating-point values are allowed).
3388
3389 Other Values
3390 ============
3391
3392 .. _inlineasmexprs:
3393
3394 Inline Assembler Expressions
3395 ----------------------------
3396
3397 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3398 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3399 represents the inline assembler as a template string (containing the
3400 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3401 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3402 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3403 stack conservatively.
3404
3405 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3406 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3407 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3408 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3409 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3410
3411 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3412 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3413 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3414 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3415 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3416 syntax known to LLVM.
3417
3418 LLVM also supports a few more substitions useful for writing inline assembly:
3419
3420 - ``${:uid}``: Expands to a decimal integer unique to this inline assembly blob.
3421   This substitution is useful when declaring a local label. Many standard
3422   compiler optimizations, such as inlining, may duplicate an inline asm blob.
3423   Adding a blob-unique identifier ensures that the two labels will not conflict
3424   during assembly. This is used to implement `GCC's %= special format
3425   string <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html>`_.
3426 - ``${:comment}``: Expands to the comment character of the current target's
3427   assembly dialect. This is usually ``#``, but many targets use other strings,
3428   such as ``;``, ``//``, or ``!``.
3429 - ``${:private}``: Expands to the assembler private label prefix. Labels with
3430   this prefix will not appear in the symbol table of the assembled object.
3431   Typically the prefix is ``L``, but targets may use other strings. ``.L`` is
3432   relatively popular.
3433
3434 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3435 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3436 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3437 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3438 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3439 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3440 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3441 assembly.
3442
3443 An example inline assembler expression is:
3444
3445 .. code-block:: llvm
3446
3447     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3448
3449 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3450 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3451 Thus, typically we have:
3452
3453 .. code-block:: llvm
3454
3455     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3456
3457 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3458 marked as having side effects. This is done through the use of the
3459 '``sideeffect``' keyword, like so:
3460
3461 .. code-block:: llvm
3462
3463     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3464
3465 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3466 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3467 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3468 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3469 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3470 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3471
3472 .. code-block:: llvm
3473
3474     call void asm alignstack "eieio", ""()
3475
3476 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3477 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3478 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3479 the only supported dialects. An example is:
3480
3481 .. code-block:: llvm
3482
3483     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3484
3485 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3486 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3487 keyword last.
3488
3489 Inline Asm Constraint String
3490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3491
3492 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3493 more constraint codes.
3494
3495 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3496 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3497 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3498 second, etc.
3499
3500 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3501 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3502 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3503 clobbers. They cannot be intermingled.
3504
3505 There are also three different categories of constraint codes:
3506
3507 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3508   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3509   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3510 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3511   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3512   modes used by the target.
3513 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3514   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3515   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3516   proper range for the instruction you wish to use it with.
3517
3518 Output constraints
3519 """"""""""""""""""
3520
3521 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3522 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3523 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3524 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3525 below about indirect outputs).
3526
3527 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3528 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3529 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3530 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3531 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3532 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3533 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3534 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3535 output).
3536
3537 Input constraints
3538 """""""""""""""""
3539
3540 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3541 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3542 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3543 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3544 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3545 contain the same value.
3546
3547 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3548 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3549 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3550 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3551 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3552 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3553 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3554 constraint).
3555
3556 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3557 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3558 (even when the other input has the same value).
3559
3560 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3561 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3562
3563 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3564 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3565 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3566 registers, and all of them passed to the inline asm.
3567
3568 However, this feature is often not as useful as you might think.
3569
3570 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3571 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3572 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3573 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3574 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3575 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3576
3577 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3578 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3579 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3580 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3581 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3582 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3583 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3584 use)
3585
3586 Indirect inputs and outputs
3587 """""""""""""""""""""""""""
3588
3589 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3590 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3591 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3592 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3593 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3594 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3595 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3596 memory location, instead of just read from it).
3597
3598 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3599 address of a variable as a value.
3600
3601 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3602 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3603 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3604 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3605 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3606 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3607 optimization passes. I would recommend not using it.)
3608
3609
3610 Clobber constraints
3611 """""""""""""""""""
3612
3613 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3614 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3615 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3616 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3617 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3618 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3619 output.
3620
3621 Note that clobbering named registers that are also present in output
3622 constraints is not legal.
3623
3624
3625 Constraint Codes
3626 """"""""""""""""
3627 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3628
3629 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3630 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3631 (e.g. "``{eax}``").
3632
3633 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3634 GCC's constraint codes.
3635
3636 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3637 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3638 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3639
3640 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3641 inline asm constraint list:
3642
3643 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3644    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3645    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3646    constraint list.
3647
3648 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3649    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3650    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3651    constraint list will be chosen together.
3652
3653 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3654 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3655 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3656 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3657
3658 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3659 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3660 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3661 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3662 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3663 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3664 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3665 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3666 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3667 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3668 intended.)
3669
3670 Supported Constraint Code List
3671 """"""""""""""""""""""""""""""
3672
3673 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3674 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3675 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3676 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3677
3678 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3679
3680 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3681 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3682   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3683   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3684 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3685   immediate, or a relocatable value.
3686 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3687 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3688 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3689   useful to pass a label for an asm branch or call.
3690
3691   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3692      block without telling llvm about the control transfer???)
3693
3694 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3695
3696 Other constraints are target-specific:
3697
3698 AArch64:
3699
3700 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3701 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3702   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3703 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3704   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3705 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3706   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3707 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3708   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3709 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3710   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3711   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3712   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3713 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3714   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3715 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3716   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3717   well.)
3718 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3719 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3720 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3721
3722 AMDGPU:
3723
3724 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3725 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3726 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3727
3728
3729 All ARM modes:
3730
3731 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3732   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3733
3734 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3735
3736 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3737 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3738 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3739 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3740   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3741   print the inverted value).
3742 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3743   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3744   value).
3745 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3746 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3747 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3748 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3749 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3750   as ``r``.
3751 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3752   invalid.
3753 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3754   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3755 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3756   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3757 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3758   ``q0-q8``.
3759
3760 ARM's Thumb1 mode:
3761
3762 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3763 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3764 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3765   some amount.
3766 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3767 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3768 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3769 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3770 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3771 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3772 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3773 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3774   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3775 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3776   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3777 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3778   ``q0-q8``.
3779
3780
3781 Hexagon:
3782
3783 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3784   at the moment.
3785 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3786
3787 MSP430:
3788
3789 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3790
3791 MIPS:
3792
3793 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3794 - ``J``: An immediate integer zero.
3795 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3796 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3797 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3798 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3799 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3800 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3801   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3802 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3803   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3804   ``m``.
3805 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3806   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3807 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3808 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3809   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3810   argument modifier for compatibility with GCC.
3811 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3812   ``25``).
3813 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3814 - ``x``: Invalid.
3815
3816 NVPTX:
3817
3818 - ``b``: A 1-bit integer register.
3819 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3820 - ``r``: A 32-bit integer register.
3821 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3822 - ``f``: A 32-bit float register.
3823 - ``d``: A 64-bit float register.
3824
3825
3826 PowerPC:
3827
3828 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3829 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3830 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3831 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3832 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3833 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3834 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3835 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3836   constant.
3837 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3838   treated the same as ``m``.
3839 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3840 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3841   ``R1-R31``).
3842 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3843   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3844 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3845   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3846   altivec vector register (``V0-V31``).
3847
3848   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3849      is supposed to only use the altivec vector registers?
3850
3851 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3852 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3853 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3854   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3855 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating-point register, from the full VSX register
3856   set.
3857
3858 Sparc:
3859
3860 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3861 - ``r``: A 32-bit integer register.
3862 - ``f``: Any floating-point register on SparcV8, or a floating-point
3863   register in the "low" half of the registers on SparcV9.
3864 - ``e``: Any floating-point register. (Same as ``f`` on SparcV8.)
3865
3866 SystemZ:
3867
3868 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3869 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3870 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3871 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3872 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3873 - ``Q``: A memory address operand with a base address and a 12-bit immediate
3874   unsigned displacement.
3875 - ``R``: A memory address operand with a base address, a 12-bit immediate
3876   unsigned displacement, and an index register.
3877 - ``S``: A memory address operand with a base address and a 20-bit immediate
3878   signed displacement.
3879 - ``T``: A memory address operand with a base address, a 20-bit immediate
3880   signed displacement, and an index register.
3881 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3882 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3883   address context evaluates as zero).
3884 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3885   (LLVM-specific)
3886 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating-point register.
3887
3888 X86:
3889
3890 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3891 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3892 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3893 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3894   0xffffffff.
3895 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3896 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3897 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3898 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3899 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3900 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3901 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3902   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3903   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3904 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3905   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3906 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3907 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3908   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3909 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3910 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3911 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3912   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3913   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3914   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3915 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3916 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3917   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3918   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3919   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3920   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3921   statement.
3922
3923 XCore:
3924
3925 - ``r``: A 32-bit integer register.
3926
3927
3928 .. _inline-asm-modifiers:
3929
3930 Asm template argument modifiers
3931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3932
3933 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3934 "``${0:n}``".
3935
3936 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3937 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3938 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3939 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3940
3941 Target-independent:
3942
3943 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3944   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3945 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3946   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3947 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3948   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3949
3950 AArch64:
3951
3952 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3953   instead of ``x30``, print ``w30``.
3954 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3955 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3956   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3957   ``v*``.
3958
3959 AMDGPU:
3960
3961 - ``r``: No effect.
3962
3963 ARM:
3964
3965 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3966   register).
3967 - ``P``: No effect.
3968 - ``q``: No effect.
3969 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3970   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3971 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3972   prefix.
3973 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3974 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3975   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3976 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3977   register of a two-register operand.
3978 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3979   register of a two-register operand.
3980 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3981   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3982   to ``R``.)
3983
3984   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3985      of a two-register operand.
3986
3987 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3988 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3989 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3990   adornment.
3991
3992 Hexagon:
3993
3994 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3995   has been allocated consecutively to the first.
3996
3997   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3998      nothing that ensures that happens, is there?
3999
4000 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4001   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4002
4003 MSP430:
4004
4005 No additional modifiers.
4006
4007 MIPS:
4008
4009 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
4010 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
4011 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
4012 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
4013 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
4014 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
4015   address of the low-order word of a double-word memory operand.
4016
4017   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
4018
4019 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
4020   address of the high-order word of a double-word memory operand.
4021
4022   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
4023
4024 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
4025   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
4026   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
4027   ``M``.)
4028 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
4029   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
4030   constraint.
4031
4032 NVPTX:
4033
4034 - ``r``: No effect.
4035
4036 PowerPC:
4037
4038 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4039   has been allocated consecutively to the first.
4040
4041   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4042      nothing that ensures that happens, is there?
4043
4044 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4045   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4046 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
4047   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
4048 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
4049   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
4050   always print nothing)
4051 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
4052   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
4053
4054 Sparc:
4055
4056 - ``r``: No effect.
4057
4058 SystemZ:
4059
4060 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
4061 target-independent modifiers.
4062
4063 X86:
4064
4065 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
4066   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
4067 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
4068 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
4069   operand.
4070 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
4071   memory operand.
4072 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
4073   operand.
4074 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
4075   operand.
4076 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
4077   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
4078 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
4079   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
4080   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
4081   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
4082 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
4083 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
4084   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
4085
4086 XCore:
4087
4088 No additional modifiers.
4089
4090
4091 Inline Asm Metadata
4092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4093
4094 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
4095 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
4096 integers. If present, the code generator will use the integer as the
4097 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
4098 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
4099 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
4100 it. For example:
4101
4102 .. code-block:: llvm
4103
4104     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
4105     ...
4106     !42 = !{ i32 1234567 }
4107
4108 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
4109 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
4110 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
4111 occurs on.
4112
4113 .. _metadata:
4114
4115 Metadata
4116 ========
4117
4118 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
4119 that can convey extra information about the code to the optimizers and
4120 code generator. One example application of metadata is source-level
4121 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
4122
4123 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
4124 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
4125
4126 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
4127
4128 .. _metadata-string:
4129
4130 Metadata Nodes and Metadata Strings
4131 -----------------------------------
4132
4133 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
4134 contain any character by escaping non-printable characters with
4135 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
4136 "``!"test\00"``".
4137
4138 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
4139 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
4140 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
4141 their operand. For example:
4142
4143 .. code-block:: llvm
4144
4145     !{ !"test\00", i32 10}
4146
4147 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
4148
4149 .. code-block:: text
4150
4151     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
4152
4153 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
4154 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
4155 when metadata operands change.
4156
4157 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
4158 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
4159 example:
4160
4161 .. code-block:: llvm
4162
4163     !foo = !{!4, !3}
4164
4165 Metadata can be used as function arguments. Here the ``llvm.dbg.value``
4166 intrinsic is using three metadata arguments:
4167
4168 .. code-block:: llvm
4169
4170     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, metadata !25, metadata !26)
4171
4172 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
4173 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
4174
4175 .. code-block:: llvm
4176
4177     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
4178
4179 Metadata can also be attached to a function or a global variable. Here metadata
4180 ``!22`` is attached to the ``f1`` and ``f2 functions, and the globals ``g1``
4181 and ``g2`` using the ``!dbg`` identifier:
4182
4183 .. code-block:: llvm
4184
4185     declare !dbg !22 void @f1()
4186     define void @f2() !dbg !22 {
4187       ret void
4188     }
4189
4190     @g1 = global i32 0, !dbg !22
4191     @g2 = external global i32, !dbg !22
4192
4193 A transformation is required to drop any metadata attachment that it does not
4194 know or know it can't preserve. Currently there is an exception for metadata
4195 attachment to globals for ``!type`` and ``!absolute_symbol`` which can't be
4196 unconditionally dropped unless the global is itself deleted.
4197
4198 Metadata attached to a module using named metadata may not be dropped, with
4199 the exception of debug metadata (named metadata with the name ``!llvm.dbg.*``).
4200
4201 More information about specific metadata nodes recognized by the
4202 optimizers and code generator is found below.
4203
4204 .. _specialized-metadata:
4205
4206 Specialized Metadata Nodes
4207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4208
4209 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
4210 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
4211 order.
4212
4213 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
4214 metadata nodes are related to debug info.
4215
4216 .. _DICompileUnit:
4217
4218 DICompileUnit
4219 """""""""""""
4220
4221 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
4222 ``retainedTypes:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:`` fields are tuples
4223 containing the debug info to be emitted along with the compile unit, regardless
4224 of code optimizations (some nodes are only emitted if there are references to
4225 them from instructions). The ``debugInfoForProfiling:`` field is a boolean
4226 indicating whether or not line-table discriminators are updated to provide
4227 more-accurate debug info for profiling results.
4228
4229 .. code-block:: text
4230
4231     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
4232                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
4233                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: FullDebug,
4234                         enums: !2, retainedTypes: !3, globals: !4, imports: !5,
4235                         macros: !6, dwoId: 0x0abcd)
4236
4237 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
4238 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.  These
4239 descriptors are collected by a named metadata node ``!llvm.dbg.cu``. They keep
4240 track of global variables, type information, and imported entities (declarations
4241 and namespaces).
4242
4243 .. _DIFile:
4244
4245 DIFile
4246 """"""
4247
4248 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
4249
4250 .. code-block:: none
4251
4252     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir",
4253                  checksumkind: CSK_MD5,
4254                  checksum: "000102030405060708090a0b0c0d0e0f")
4255
4256 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
4257 for ``file:`` fields.
4258 Valid values for ``checksumkind:`` field are: {CSK_None, CSK_MD5, CSK_SHA1}
4259
4260 .. _DIBasicType:
4261
4262 DIBasicType
4263 """""""""""
4264
4265 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
4266 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
4267
4268 .. code-block:: text
4269
4270     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4271                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4272     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
4273
4274 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
4275 following:
4276
4277 .. code-block:: text
4278
4279   DW_ATE_address       = 1
4280   DW_ATE_boolean       = 2
4281   DW_ATE_float         = 4
4282   DW_ATE_signed        = 5
4283   DW_ATE_signed_char   = 6
4284   DW_ATE_unsigned      = 7
4285   DW_ATE_unsigned_char = 8
4286
4287 .. _DISubroutineType:
4288
4289 DISubroutineType
4290 """"""""""""""""
4291
4292 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
4293 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
4294 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
4295 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
4296
4297 .. code-block:: text
4298
4299     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
4300     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
4301     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
4302
4303 .. _DIDerivedType:
4304
4305 DIDerivedType
4306 """""""""""""
4307
4308 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
4309 qualified types.
4310
4311 .. code-block:: text
4312
4313     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4314                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4315     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
4316                         align: 32)
4317
4318 The following ``tag:`` values are valid:
4319
4320 .. code-block:: text
4321
4322   DW_TAG_member             = 13
4323   DW_TAG_pointer_type       = 15
4324   DW_TAG_reference_type     = 16
4325   DW_TAG_typedef            = 22
4326   DW_TAG_inheritance        = 28
4327   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
4328   DW_TAG_const_type         = 38
4329   DW_TAG_friend             = 42
4330   DW_TAG_volatile_type      = 53
4331   DW_TAG_restrict_type      = 55
4332   DW_TAG_atomic_type        = 71
4333
4334 .. _DIDerivedTypeMember:
4335
4336 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
4337 <DICompositeType>`. The type of the member is the ``baseType:``. The
4338 ``offset:`` is the member's bit offset.  If the composite type has an ODR
4339 ``identifier:`` and does not set ``flags: DIFwdDecl``, then the member is
4340 uniqued based only on its ``name:`` and ``scope:``.
4341
4342 ``DW_TAG_inheritance`` and ``DW_TAG_friend`` are used in the ``elements:``
4343 field of :ref:`composite types <DICompositeType>` to describe parents and
4344 friends.
4345
4346 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
4347
4348 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
4349 ``DW_TAG_volatile_type``, ``DW_TAG_restrict_type`` and ``DW_TAG_atomic_type``
4350 are used to qualify the ``baseType:``.
4351
4352 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
4353
4354 .. _DICompositeType:
4355
4356 DICompositeType
4357 """""""""""""""
4358
4359 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
4360 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
4361
4362 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
4363 identifier used for type merging between modules.  When specified,
4364 :ref:`subprogram declarations <DISubprogramDeclaration>` and :ref:`member
4365 derived types <DIDerivedTypeMember>` that reference the ODR-type in their
4366 ``scope:`` change uniquing rules.
4367
4368 For a given ``identifier:``, there should only be a single composite type that
4369 does not have  ``flags: DIFlagFwdDecl`` set.  LLVM tools that link modules
4370 together will unique such definitions at parse time via the ``identifier:``
4371 field, even if the nodes are ``distinct``.
4372
4373 .. code-block:: text
4374
4375     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4376     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4377     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4378     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
4379                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
4380                           elements: !{!0, !1, !2})
4381
4382 The following ``tag:`` values are valid:
4383
4384 .. code-block:: text
4385
4386   DW_TAG_array_type       = 1
4387   DW_TAG_class_type       = 2
4388   DW_TAG_enumeration_type = 4
4389   DW_TAG_structure_type   = 19
4390   DW_TAG_union_type       = 23
4391
4392 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
4393 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
4394 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
4395 array type is a native packed vector.
4396
4397 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
4398 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
4399 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
4400 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4401
4402 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
4403 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
4404 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member``, ``tag: DW_TAG_inheritance``, or
4405 ``tag: DW_TAG_friend``; or :ref:`subprograms <DISubprogram>` with
4406 ``isDefinition: false``.
4407
4408 .. _DISubrange:
4409
4410 DISubrange
4411 """"""""""
4412
4413 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
4414 :ref:`DICompositeType`.
4415
4416 - ``count: -1`` indicates an empty array.
4417 - ``count: !9`` describes the count with a :ref:`DILocalVariable`.
4418 - ``count: !11`` describes the count with a :ref:`DIGlobalVariable`.
4419
4420 .. code-block:: text
4421
4422     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
4423     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
4424     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
4425
4426     ; Scopes used in rest of example
4427     !6 = !DIFile(filename: "vla.c", directory: "/path/to/file")
4428     !7 = distinct !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !6)
4429     !8 = distinct !DISubprogram(name: "foo", scope: !7, file: !6, line: 5)
4430
4431     ; Use of local variable as count value
4432     !9 = !DIBasicType(name: "int", size: 32, encoding: DW_ATE_signed)
4433     !10 = !DILocalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 42, type: !9)
4434     !11 = !DISubrange(count: !10, lowerBound: 0)
4435
4436     ; Use of global variable as count value
4437     !12 = !DIGlobalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 22, type: !9)
4438     !13 = !DISubrange(count: !12, lowerBound: 0)
4439
4440 .. _DIEnumerator:
4441
4442 DIEnumerator
4443 """"""""""""
4444
4445 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4446 variants of :ref:`DICompositeType`.
4447
4448 .. code-block:: text
4449
4450     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4451     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4452     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4453
4454 DITemplateTypeParameter
4455 """""""""""""""""""""""
4456
4457 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4458 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4459 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4460
4461 .. code-block:: text
4462
4463     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4464
4465 DITemplateValueParameter
4466 """"""""""""""""""""""""
4467
4468 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4469 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4470 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4471 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4472 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4473
4474 .. code-block:: text
4475
4476     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4477
4478 DINamespace
4479 """""""""""
4480
4481 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4482
4483 .. code-block:: text
4484
4485     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4486
4487 .. _DIGlobalVariable:
4488
4489 DIGlobalVariable
4490 """"""""""""""""
4491
4492 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4493
4494 .. code-block:: text
4495
4496     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
4497                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4498                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
4499                            declaration: !4)
4500
4501 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
4502 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4503
4504 .. _DISubprogram:
4505
4506 DISubprogram
4507 """"""""""""
4508
4509 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4510 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4511 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4512 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4513 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4514
4515 .. _DISubprogramDeclaration:
4516
4517 When ``isDefinition: false``, subprograms describe a declaration in the type
4518 tree as opposed to a definition of a function.  If the scope is a composite
4519 type with an ODR ``identifier:`` and that does not set ``flags: DIFwdDecl``,
4520 then the subprogram declaration is uniqued based only on its ``linkageName:``
4521 and ``scope:``.
4522
4523 .. code-block:: text
4524
4525     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4526       ...
4527     }
4528
4529     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4530                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4531                                 isDefinition: true, scopeLine: 8,
4532                                 containingType: !4,
4533                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4534                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4535                                 isOptimized: true, unit: !5, templateParams: !6,
4536                                 declaration: !7, variables: !8, thrownTypes: !9)
4537
4538 .. _DILexicalBlock:
4539
4540 DILexicalBlock
4541 """"""""""""""
4542
4543 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4544 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4545 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4546 fields.
4547
4548 .. code-block:: text
4549
4550     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4551
4552 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4553 operands.
4554
4555 .. _DILexicalBlockFile:
4556
4557 DILexicalBlockFile
4558 """"""""""""""""""
4559
4560 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4561 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4562 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4563 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4564
4565 .. code-block:: text
4566
4567     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4568     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4569     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4570
4571 .. _DILocation:
4572
4573 DILocation
4574 """"""""""
4575
4576 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4577 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4578 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4579
4580 .. code-block:: text
4581
4582     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4583
4584 .. _DILocalVariable:
4585
4586 DILocalVariable
4587 """""""""""""""
4588
4589 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4590 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4591 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4592 :ref:`DISubprogram`.
4593
4594 .. code-block:: text
4595
4596     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4597                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4598     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4599                           type: !3)
4600     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4601
4602 DIExpression
4603 """"""""""""
4604
4605 ``DIExpression`` nodes represent expressions that are inspired by the DWARF
4606 expression language. They are used in :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>`
4607 (such as ``llvm.dbg.declare`` and ``llvm.dbg.value``) to describe how the
4608 referenced LLVM variable relates to the source language variable. Debug
4609 intrinsics are interpreted left-to-right: start by pushing the value/address
4610 operand of the intrinsic onto a stack, then repeatedly push and evaluate
4611 opcodes from the DIExpression until the final variable description is produced.
4612
4613 The current supported opcode vocabulary is limited:
4614
4615 - ``DW_OP_deref`` dereferences the top of the expression stack.
4616 - ``DW_OP_plus`` pops the last two entries from the expression stack, adds
4617   them together and appends the result to the expression stack.
4618 - ``DW_OP_minus`` pops the last two entries from the expression stack, subtracts
4619   the last entry from the second last entry and appends the result to the
4620   expression stack.
4621 - ``DW_OP_plus_uconst, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4622 - ``DW_OP_LLVM_fragment, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4623   here, respectively) of the variable fragment from the working expression. Note
4624   that contrary to DW_OP_bit_piece, the offset is describing the location
4625   within the described source variable.
4626 - ``DW_OP_swap`` swaps top two stack entries.
4627 - ``DW_OP_xderef`` provides extended dereference mechanism. The entry at the top
4628   of the stack is treated as an address. The second stack entry is treated as an
4629   address space identifier.
4630 - ``DW_OP_stack_value`` marks a constant value.
4631
4632 DWARF specifies three kinds of simple location descriptions: Register, memory,
4633 and implicit location descriptions.  Note that a location description is
4634 defined over certain ranges of a program, i.e the location of a variable may
4635 change over the course of the program. Register and memory location
4636 descriptions describe the *concrete location* of a source variable (in the
4637 sense that a debugger might modify its value), whereas *implicit locations*
4638 describe merely the actual *value* of a source variable which might not exist
4639 in registers or in memory (see ``DW_OP_stack_value``).
4640
4641 A ``llvm.dbg.addr`` or ``llvm.dbg.declare`` intrinsic describes an indirect
4642 value (the address) of a source variable. The first operand of the intrinsic
4643 must be an address of some kind. A DIExpression attached to the intrinsic
4644 refines this address to produce a concrete location for the source variable.
4645
4646 A ``llvm.dbg.value`` intrinsic describes the direct value of a source variable.
4647 The first operand of the intrinsic may be a direct or indirect value. A
4648 DIExpresion attached to the intrinsic refines the first operand to produce a
4649 direct value. For example, if the first operand is an indirect value, it may be
4650 necessary to insert ``DW_OP_deref`` into the DIExpresion in order to produce a
4651 valid debug intrinsic.
4652
4653 .. note::
4654
4655    A DIExpression is interpreted in the same way regardless of which kind of
4656    debug intrinsic it's attached to.
4657
4658 .. code-block:: text
4659
4660     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4661     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus_uconst, 3)
4662     !1 = !DIExpression(DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus)
4663     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4664     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus, DW_OP_LLVM_fragment, 3, 7)
4665     !4 = !DIExpression(DW_OP_constu, 2, DW_OP_swap, DW_OP_xderef)
4666     !5 = !DIExpression(DW_OP_constu, 42, DW_OP_stack_value)
4667
4668 DIObjCProperty
4669 """"""""""""""
4670
4671 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4672
4673 .. code-block:: text
4674
4675     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4676                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4677
4678 DIImportedEntity
4679 """"""""""""""""
4680
4681 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4682 compile unit.
4683
4684 .. code-block:: text
4685
4686    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4687                           entity: !1, line: 7)
4688
4689 DIMacro
4690 """""""
4691
4692 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4693 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4694 defining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4695 used to expand the macro identifier.
4696
4697 .. code-block:: text
4698
4699    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4700                  value: "((x) + 1)")
4701    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4702
4703 DIMacroFile
4704 """""""""""
4705
4706 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4707 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4708 appear in the included source file.
4709
4710 .. code-block:: text
4711
4712    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4713                      nodes: !3)
4714
4715 '``tbaa``' Metadata
4716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4717
4718 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4719 suitable for doing type based alias analysis (TBAA). Instead, metadata is
4720 added to the IR to describe a type system of a higher level language. This
4721 can be used to implement C/C++ strict type aliasing rules, but it can also
4722 be used to implement custom alias analysis behavior for other languages.
4723
4724 This description of LLVM's TBAA system is broken into two parts:
4725 :ref:`Semantics<tbaa_node_semantics>` talks about high level issues, and
4726 :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` talks about the metadata
4727 encoding of various entities.
4728
4729 It is always possible to trace any TBAA node to a "root" TBAA node (details
4730 in the :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` section).  TBAA
4731 nodes with different roots have an unknown aliasing relationship, and LLVM
4732 conservatively infers ``MayAlias`` between them.  The rules mentioned in
4733 this section only pertain to TBAA nodes living under the same root.
4734
4735 .. _tbaa_node_semantics:
4736
4737 Semantics
4738 """""""""
4739
4740 The TBAA metadata system, referred to as "struct path TBAA" (not to be
4741 confused with ``tbaa.struct``), consists of the following high level
4742 concepts: *Type Descriptors*, further subdivided into scalar type
4743 descriptors and struct type descriptors; and *Access Tags*.
4744
4745 **Type descriptors** describe the type system of the higher level language
4746 being compiled.  **Scalar type descriptors** describe types that do not
4747 contain other types.  Each scalar type has a parent type, which must also
4748 be a scalar type or the TBAA root.  Via this parent relation, scalar types
4749 within a TBAA root form a tree.  **Struct type descriptors** denote types
4750 that contain a sequence of other type descriptors, at known offsets.  These
4751 contained type descriptors can either be struct type descriptors themselves
4752 or scalar type descriptors.
4753
4754 **Access tags** are metadata nodes attached to load and store instructions.
4755 Access tags use type descriptors to describe the *location* being accessed
4756 in terms of the type system of the higher level language.  Access tags are
4757 tuples consisting of a base type, an access type and an offset.  The base
4758 type is a scalar type descriptor or a struct type descriptor, the access
4759 type is a scalar type descriptor, and the offset is a constant integer.
4760
4761 The access tag ``(BaseTy, AccessTy, Offset)`` can describe one of two
4762 things:
4763
4764  * If ``BaseTy`` is a struct type, the tag describes a memory access (load
4765    or store) of a value of type ``AccessTy`` contained in the struct type
4766    ``BaseTy`` at offset ``Offset``.
4767
4768  * If ``BaseTy`` is a scalar type, ``Offset`` must be 0 and ``BaseTy`` and
4769    ``AccessTy`` must be the same; and the access tag describes a scalar
4770    access with scalar type ``AccessTy``.
4771
4772 We first define an ``ImmediateParent`` relation on ``(BaseTy, Offset)``
4773 tuples this way:
4774
4775  * If ``BaseTy`` is a scalar type then ``ImmediateParent(BaseTy, 0)`` is
4776    ``(ParentTy, 0)`` where ``ParentTy`` is the parent of the scalar type as
4777    described in the TBAA metadata.  ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)`` is
4778    undefined if ``Offset`` is non-zero.
4779
4780  * If ``BaseTy`` is a struct type then ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)``
4781    is ``(NewTy, NewOffset)`` where ``NewTy`` is the type contained in
4782    ``BaseTy`` at offset ``Offset`` and ``NewOffset`` is ``Offset`` adjusted
4783    to be relative within that inner type.
4784
4785 A memory access with an access tag ``(BaseTy1, AccessTy1, Offset1)``
4786 aliases a memory access with an access tag ``(BaseTy2, AccessTy2,
4787 Offset2)`` if either ``(BaseTy1, Offset1)`` is reachable from ``(Base2,
4788 Offset2)`` via the ``Parent`` relation or vice versa.
4789
4790 As a concrete example, the type descriptor graph for the following program
4791
4792 .. code-block:: c
4793
4794     struct Inner {
4795       int i;    // offset 0
4796       float f;  // offset 4
4797     };
4798
4799     struct Outer {
4800       float f;  // offset 0
4801       double d; // offset 4
4802       struct Inner inner_a;  // offset 12
4803     };
4804
4805     void f(struct Outer* outer, struct Inner* inner, float* f, int* i, char* c) {
4806       outer->f = 0;            // tag0: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 0)
4807       outer->inner_a.i = 0;    // tag1: (OuterStructTy, IntScalarTy, 12)
4808       outer->inner_a.f = 0.0;  // tag2: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 16)
4809       *f = 0.0;                // tag3: (FloatScalarTy, FloatScalarTy, 0)
4810     }
4811
4812 is (note that in C and C++, ``char`` can be used to access any arbitrary
4813 type):
4814
4815 .. code-block:: text
4816
4817     Root = "TBAA Root"
4818     CharScalarTy = ("char", Root, 0)
4819     FloatScalarTy = ("float", CharScalarTy, 0)
4820     DoubleScalarTy = ("double", CharScalarTy, 0)
4821     IntScalarTy = ("int", CharScalarTy, 0)
4822     InnerStructTy = {"Inner" (IntScalarTy, 0), (FloatScalarTy, 4)}
4823     OuterStructTy = {"Outer", (FloatScalarTy, 0), (DoubleScalarTy, 4),
4824                      (InnerStructTy, 12)}
4825
4826
4827 with (e.g.) ``ImmediateParent(OuterStructTy, 12)`` = ``(InnerStructTy,
4828 0)``, ``ImmediateParent(InnerStructTy, 0)`` = ``(IntScalarTy, 0)``, and
4829 ``ImmediateParent(IntScalarTy, 0)`` = ``(CharScalarTy, 0)``.
4830
4831 .. _tbaa_node_representation:
4832
4833 Representation
4834 """"""""""""""
4835
4836 The root node of a TBAA type hierarchy is an ``MDNode`` with 0 operands or
4837 with exactly one ``MDString`` operand.
4838
4839 Scalar type descriptors are represented as an ``MDNode`` s with two
4840 operands.  The first operand is an ``MDString`` denoting the name of the
4841 struct type.  LLVM does not assign meaning to the value of this operand, it
4842 only cares about it being an ``MDString``.  The second operand is an
4843 ``MDNode`` which points to the parent for said scalar type descriptor,
4844 which is either another scalar type descriptor or the TBAA root.  Scalar
4845 type descriptors can have an optional third argument, but that must be the
4846 constant integer zero.
4847
4848 Struct type descriptors are represented as ``MDNode`` s with an odd number
4849 of operands greater than 1.  The first operand is an ``MDString`` denoting
4850 the name of the struct type.  Like in scalar type descriptors the actual
4851 value of this name operand is irrelevant to LLVM.  After the name operand,
4852 the struct type descriptors have a sequence of alternating ``MDNode`` and
4853 ``ConstantInt`` operands.  With N starting from 1, the 2N - 1 th operand,
4854 an ``MDNode``, denotes a contained field, and the 2N th operand, a
4855 ``ConstantInt``, is the offset of the said contained field.  The offsets
4856 must be in non-decreasing order.
4857
4858 Access tags are represented as ``MDNode`` s with either 3 or 4 operands.
4859 The first operand is an ``MDNode`` pointing to the node representing the
4860 base type.  The second operand is an ``MDNode`` pointing to the node
4861 representing the access type.  The third operand is a ``ConstantInt`` that
4862 states the offset of the access.  If a fourth field is present, it must be
4863 a ``ConstantInt`` valued at 0 or 1.  If it is 1 then the access tag states
4864 that the location being accessed is "constant" (meaning
4865 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4866 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).  The TBAA root of
4867 the access type and the base type of an access tag must be the same, and
4868 that is the TBAA root of the access tag.
4869
4870 '``tbaa.struct``' Metadata
4871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4872
4873 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4874 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4875 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4876 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4877 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4878 of the aggregate.
4879
4880 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4881 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4882
4883 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4884 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4885 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4886 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4887 its tbaa tag. e.g.:
4888
4889 .. code-block:: llvm
4890
4891     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4892
4893 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4894 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4895 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4896
4897 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4898 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4899 does not carry useful data and need not be preserved.
4900
4901 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4903
4904 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4905 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4906 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4907 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4908 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4909 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4910 a domain.
4911
4912 When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4913 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4914 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4915 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4916 alias.
4917
4918 Because scopes in one domain don't affect scopes in other domains, separate
4919 domains can be used to compose multiple independent noalias sets.  This is
4920 used for example during inlining.  As the noalias function parameters are
4921 turned into noalias scope metadata, a new domain is used every time the
4922 function is inlined.
4923
4924 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4925 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4926 string then it can be combined across functions and translation units. A
4927 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4928 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4929
4930 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4931 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4932 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4933 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4934 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4935 optionally be provided as a third list entry.
4936
4937 For example,
4938
4939 .. code-block:: llvm
4940
4941     ; Two scope domains:
4942     !0 = !{!0}
4943     !1 = !{!1}
4944
4945     ; Some scopes in these domains:
4946     !2 = !{!2, !0}
4947     !3 = !{!3, !0}
4948     !4 = !{!4, !1}
4949
4950     ; Some scope lists:
4951     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4952     !6 = !{!4, !3, !2}
4953     !7 = !{!3}
4954
4955     ; These two instructions don't alias:
4956     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4957     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4958
4959     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4960     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4961     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4962     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4963
4964     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4965     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4966     ; !alias.scope list):
4967     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4968     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4969
4970 '``fpmath``' Metadata
4971 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4972
4973 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating-point
4974 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4975 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4976 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4977 it. ULP is defined as follows:
4978
4979     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4980     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4981     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4982     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4983     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4984
4985 The metadata node shall consist of a single positive float type number
4986 representing the maximum relative error, for example:
4987
4988 .. code-block:: llvm
4989
4990     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4991
4992 .. _range-metadata:
4993
4994 '``range``' Metadata
4995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4996
4997 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4998 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4999 returned by the called function at this call site is in. If the loaded or
5000 returned value is not in the specified range, the behavior is undefined. The
5001 ranges are represented with a flattened list of integers. The loaded value or
5002 the value returned is known to be in the union of the ranges defined by each
5003 consecutive pair. Each pair has the following properties:
5004
5005 -  The type must match the type loaded by the instruction.
5006 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
5007 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
5008 -  The range is allowed to wrap.
5009 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
5010    ``a!=b``.
5011
5012 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
5013 they must be non-contiguous.
5014
5015 Examples:
5016
5017 .. code-block:: llvm
5018
5019       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
5020       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
5021       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
5022       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
5023              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
5024     ...
5025     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
5026     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
5027     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
5028     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
5029
5030 '``absolute_symbol``' Metadata
5031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5032
5033 ``absolute_symbol`` metadata may be attached to a global variable
5034 declaration. It marks the declaration as a reference to an absolute symbol,
5035 which causes the backend to use absolute relocations for the symbol even
5036 in position independent code, and expresses the possible ranges that the
5037 global variable's *address* (not its value) is in, in the same format as
5038 ``range`` metadata, with the extension that the pair ``all-ones,all-ones``
5039 may be used to represent the full set.
5040
5041 Example (assuming 64-bit pointers):
5042
5043 .. code-block:: llvm
5044
5045       @a = external global i8, !absolute_symbol !0 ; Absolute symbol in range [0,256)
5046       @b = external global i8, !absolute_symbol !1 ; Absolute symbol in range [0,2^64)
5047
5048     ...
5049     !0 = !{ i64 0, i64 256 }
5050     !1 = !{ i64 -1, i64 -1 }
5051
5052 '``callees``' Metadata
5053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5054
5055 ``callees`` metadata may be attached to indirect call sites. If ``callees``
5056 metadata is attached to a call site, and any callee is not among the set of
5057 functions provided by the metadata, the behavior is undefined. The intent of
5058 this metadata is to facilitate optimizations such as indirect-call promotion.
5059 For example, in the code below, the call instruction may only target the
5060 ``add`` or ``sub`` functions:
5061
5062 .. code-block:: llvm
5063
5064     %result = call i64 %binop(i64 %x, i64 %y), !callees !0
5065
5066     ...
5067     !0 = !{i64 (i64, i64)* @add, i64 (i64, i64)* @sub}
5068
5069 '``unpredictable``' Metadata
5070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5071
5072 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
5073 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
5074 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
5075 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
5076 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
5077 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
5078
5079 .. _llvm.loop:
5080
5081 '``llvm.loop``'
5082 ^^^^^^^^^^^^^^^
5083
5084 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
5085 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
5086 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
5087 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
5088 specified with the name ``llvm.loop``.
5089
5090 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
5091 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
5092 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
5093 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
5094 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
5095 constructs:
5096
5097 .. code-block:: llvm
5098
5099     !0 = !{!0}
5100     !1 = !{!1}
5101
5102 The loop identifier metadata can be used to specify additional
5103 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
5104 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
5105 suggests an unroll factor to the loop unroller:
5106
5107 .. code-block:: llvm
5108
5109       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
5110     ...
5111     !0 = !{!0, !1}
5112     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5113
5114 '``llvm.loop.disable_nonforced``'
5115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5116
5117 This metadata disables all optional loop transformations unless
5118 explicitly instructed using other transformation metdata such as
5119 ``llvm.loop.unroll.enable``. That is, no heuristic will try to determine
5120 whether a transformation is profitable. The purpose is to avoid that the
5121 loop is transformed to a different loop before an explicitly requested
5122 (forced) transformation is applied. For instance, loop fusion can make
5123 other transformations impossible. Mandatory loop canonicalizations such
5124 as loop rotation are still applied.
5125
5126 It is recommended to use this metadata in addition to any llvm.loop.*
5127 transformation directive. Also, any loop should have at most one
5128 directive applied to it (and a sequence of transformations built using
5129 followup-attributes). Otherwise, which transformation will be applied
5130 depends on implementation details such as the pass pipeline order.
5131
5132 See :ref:`transformation-metadata` for details.
5133
5134 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
5135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5136
5137 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
5138 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
5139 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
5140 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
5141 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
5142 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
5143 it believes it is safe to do so. The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata
5144 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
5145 in determining the safety of these transformations.
5146
5147 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
5148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5149
5150 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
5151 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
5152 second operand is an integer specifying the interleave count. For
5153 example:
5154
5155 .. code-block:: llvm
5156
5157    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
5158
5159 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
5160 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
5161 then the interleave count will be determined automatically.
5162
5163 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
5164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5165
5166 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
5167 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
5168 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
5169 0 disables vectorization:
5170
5171 .. code-block:: llvm
5172
5173    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
5174    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
5175
5176 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
5177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5178
5179 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
5180 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
5181 operand is an integer specifying the width. For example:
5182
5183 .. code-block:: llvm
5184
5185    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
5186
5187 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
5188 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
5189 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
5190 determined automatically.
5191
5192 '``llvm.loop.vectorize.followup_vectorized``' Metadata
5193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5194
5195 This metadata defines which loop attributes the vectorized loop will
5196 have. See :ref:`transformation-metadata` for details.
5197
5198 '``llvm.loop.vectorize.followup_epilogue``' Metadata
5199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5200
5201 This metadata defines which loop attributes the epilogue will have. The
5202 epilogue is not vectorized and is executed when either the vectorized
5203 loop is not known to preserve semantics (because e.g., it processes two
5204 arrays that are found to alias by a runtime check) or for the last
5205 iterations that do not fill a complete set of vector lanes. See
5206 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5207
5208 '``llvm.loop.vectorize.followup_all``' Metadata
5209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5210
5211 Attributes in the metadata will be added to both the vectorized and
5212 epilogue loop.
5213 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5214
5215 '``llvm.loop.unroll``'
5216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5217
5218 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
5219 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
5220 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5221 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
5222 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
5223 optimizer believes it is safe to do so.
5224
5225 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
5226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5227
5228 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
5229 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
5230 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
5231 example:
5232
5233 .. code-block:: llvm
5234
5235    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5236
5237 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5238 will be partially unrolled.
5239
5240 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
5241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5242
5243 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
5244 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
5245
5246 .. code-block:: llvm
5247
5248    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
5249
5250 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
5251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5252
5253 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
5254 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
5255
5256 .. code-block:: llvm
5257
5258    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
5259
5260 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
5261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5262
5263 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
5264 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
5265 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
5266 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
5267
5268 .. code-block:: llvm
5269
5270    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
5271
5272 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
5273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5274
5275 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
5276 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
5277 For example:
5278
5279 .. code-block:: llvm
5280
5281    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
5282
5283 '``llvm.loop.unroll.followup``' Metadata
5284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5285
5286 This metadata defines which loop attributes the unrolled loop will have.
5287 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5288
5289 '``llvm.loop.unroll.followup_remainder``' Metadata
5290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5291
5292 This metadata defines which loop attributes the remainder loop after
5293 partial/runtime unrolling will have. See
5294 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5295
5296 '``llvm.loop.unroll_and_jam``'
5297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5298
5299 This metadata is treated very similarly to the ``llvm.loop.unroll`` metadata
5300 above, but affect the unroll and jam pass. In addition any loop with
5301 ``llvm.loop.unroll`` metadata but no ``llvm.loop.unroll_and_jam`` metadata will
5302 disable unroll and jam (so ``llvm.loop.unroll`` metadata will be left to the
5303 unroller, plus ``llvm.loop.unroll.disable`` metadata will disable unroll and jam
5304 too.)
5305
5306 The metadata for unroll and jam otherwise is the same as for ``unroll``.
5307 ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``, ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable`` and
5308 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` do the same as for unroll.
5309 ``llvm.loop.unroll_and_jam.full`` is not supported. Again these are only hints
5310 and the normal safety checks will still be performed.
5311
5312 '``llvm.loop.unroll_and_jam.count``' Metadata
5313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5314
5315 This metadata suggests an unroll and jam factor to use, similarly to
5316 ``llvm.loop.unroll.count``. The first operand is the string
5317 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` and the second operand is a positive integer
5318 specifying the unroll factor. For example:
5319
5320 .. code-block:: llvm
5321
5322    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.count", i32 4}
5323
5324 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5325 will be partially unroll and jammed.
5326
5327 '``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``' Metadata
5328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5329
5330 This metadata disables loop unroll and jamming. The metadata has a single
5331 operand which is the string ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``. For example:
5332
5333 .. code-block:: llvm
5334
5335    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.disable"}
5336
5337 '``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``' Metadata
5338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5339
5340 This metadata suggests that the loop should be fully unroll and jammed if the
5341 trip count is known at compile time and partially unrolled if the trip count is
5342 not known at compile time. The metadata has a single operand which is the
5343 string ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``.  For example:
5344
5345 .. code-block:: llvm
5346
5347    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.enable"}
5348
5349 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_outer``' Metadata
5350 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5351
5352 This metadata defines which loop attributes the outer unrolled loop will
5353 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5354 details.
5355
5356 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_inner``' Metadata
5357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5358
5359 This metadata defines which loop attributes the inner jammed loop will
5360 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5361 details.
5362
5363 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_outer``' Metadata
5364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5365
5366 This metadata defines which attributes the epilogue of the outer loop
5367 will have. This loop is usually unrolled, meaning there is no such
5368 loop. This attribute will be ignored in this case. See
5369 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5370
5371 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_inner``' Metadata
5372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5373
5374 This metadata defines which attributes the inner loop of the epilogue
5375 will have. The outer epilogue will usually be unrolled, meaning there
5376 can be multiple inner remainder loops. See
5377 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5378
5379 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_all``' Metadata
5380 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5381
5382 Attributes specified in the metadata is added to all
5383 ``llvm.loop.unroll_and_jam.*`` loops. See
5384 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5385
5386 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
5387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5388
5389 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
5390 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
5391 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
5392
5393 .. code-block:: llvm
5394
5395    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
5396
5397 '``llvm.loop.distribute.enable``' Metadata
5398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5399
5400 Loop distribution allows splitting a loop into multiple loops.  Currently,
5401 this is only performed if the entire loop cannot be vectorized due to unsafe
5402 memory dependencies.  The transformation will attempt to isolate the unsafe
5403 dependencies into their own loop.
5404
5405 This metadata can be used to selectively enable or disable distribution of the
5406 loop.  The first operand is the string ``llvm.loop.distribute.enable`` and the
5407 second operand is a bit. If the bit operand value is 1 distribution is
5408 enabled. A value of 0 disables distribution:
5409
5410 .. code-block:: llvm
5411
5412    !0 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 0}
5413    !1 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 1}
5414
5415 This metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5416 identification metadata.
5417
5418 '``llvm.loop.distribute.followup_coincident``' Metadata
5419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5420
5421 This metadata defines which attributes extracted loops with no cyclic
5422 dependencies will have (i.e. can be vectorized). See
5423 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5424
5425 '``llvm.loop.distribute.followup_sequential``' Metadata
5426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5427
5428 This metadata defines which attributes the isolated loops with unsafe
5429 memory dependencies will have. See
5430 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5431
5432 '``llvm.loop.distribute.followup_fallback``' Metadata
5433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5434
5435 If loop versioning is necessary, this metadata defined the attributes
5436 the non-distributed fallback version will have. See
5437 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5438
5439 '``llvm.loop.distribute.followup_all``' Metadata
5440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5441
5442 Thes attributes in this metdata is added to all followup loops of the
5443 loop distribution pass. See
5444 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5445
5446 '``llvm.access.group``' Metadata
5447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5448
5449 ``llvm.access.group`` metadata can be attached to any instruction that
5450 potentially accesses memory. It can point to a single distinct metadata
5451 node, which we call access group. This node represents all memory access
5452 instructions referring to it via ``llvm.access.group``. When an
5453 instruction belongs to multiple access groups, it can also point to a
5454 list of accesses groups, illustrated by the following example.
5455
5456 .. code-block:: llvm
5457
5458    %val = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !0
5459    ...
5460    !0 = !{!1, !2}
5461    !1 = distinct !{}
5462    !2 = distinct !{}
5463
5464 It is illegal for the list node to be empty since it might be confused
5465 with an access group.
5466
5467 The access group metadata node must be 'distinct' to avoid collapsing
5468 multiple access groups by content. A access group metadata node must
5469 always be empty which can be used to distinguish an access group
5470 metadata node from a list of access groups. Being empty avoids the
5471 situation that the content must be updated which, because metadata is
5472 immutable by design, would required finding and updating all references
5473 to the access group node.
5474
5475 The access group can be used to refer to a memory access instruction
5476 without pointing to it directly (which is not possible in global
5477 metadata). Currently, the only metadata making use of it is
5478 ``llvm.loop.parallel_accesses``.
5479
5480 '``llvm.loop.parallel_accesses``' Metadata
5481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5482
5483 The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata refers to one or more
5484 access group metadata nodes (see ``llvm.access.group``). It denotes that
5485 no loop-carried memory dependence exist between it and other instructions
5486 in the loop with this metadata.
5487
5488 Let ``m1`` and ``m2`` be two instructions that both have the
5489 ``llvm.access.group`` metadata to the access group ``g1``, respectively
5490 ``g2`` (which might be identical). If a loop contains both access groups
5491 in its ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata, then the compiler can
5492 assume that there is no dependency between ``m1`` and ``m2`` carried by
5493 this loop. Instructions that belong to multiple access groups are
5494 considered having this property if at least one of the access groups
5495 matches the ``llvm.loop.parallel_accesses`` list.
5496
5497 If all memory-accessing instructions in a loop have
5498 ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata that refers to that loop, then the
5499 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a
5500 parallel loop.
5501
5502 Note that if not all memory access instructions belong to an access
5503 group referred to by ``llvm.loop.parallel_accesses``, then the loop must
5504 not be considered trivially parallel. Additional
5505 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
5506 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
5507 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
5508 insert new memory instructions into the loop body).
5509
5510 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
5511 both ``llvm.access.group`` and ``llvm.loop.parallel_accesses``
5512 metadata types.
5513
5514 .. code-block:: llvm
5515
5516    for.body:
5517      ...
5518      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !1
5519      ...
5520      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !1
5521      ...
5522      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
5523
5524    for.end:
5525    ...
5526    !0 = distinct !{!0, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !1}}
5527    !1 = distinct !{}
5528
5529 It is also possible to have nested parallel loops:
5530
5531 .. code-block:: llvm
5532
5533    outer.for.body:
5534      ...
5535      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.access.group !4
5536      ...
5537      br label %inner.for.body
5538
5539    inner.for.body:
5540      ...
5541      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !3
5542      ...
5543      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.access.group !3
5544      ...
5545      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
5546
5547    inner.for.end:
5548      ...
5549      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.access.group !4
5550      ...
5551      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
5552
5553    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
5554    ...
5555    !1 = distinct !{!1, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3}}     ; metadata for the inner loop
5556    !2 = distinct !{!2, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3, !4}} ; metadata for the outer loop
5557    !3 = distinct !{} ; access group for instructions in the inner loop (which are implicitly contained in outer loop as well)
5558    !4 = distinct !{} ; access group for instructions in the outer, but not the inner loop
5559
5560 '``irr_loop``' Metadata
5561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5562
5563 ``irr_loop`` metadata may be attached to the terminator instruction of a basic
5564 block that's an irreducible loop header (note that an irreducible loop has more
5565 than once header basic blocks.) If ``irr_loop`` metadata is attached to the
5566 terminator instruction of a basic block that is not really an irreducible loop
5567 header, the behavior is undefined. The intent of this metadata is to improve the
5568 accuracy of the block frequency propagation. For example, in the code below, the
5569 block ``header0`` may have a loop header weight (relative to the other headers of
5570 the irreducible loop) of 100:
5571
5572 .. code-block:: llvm
5573
5574     header0:
5575     ...
5576     br i1 %cmp, label %t1, label %t2, !irr_loop !0
5577
5578     ...
5579     !0 = !{"loop_header_weight", i64 100}
5580
5581 Irreducible loop header weights are typically based on profile data.
5582
5583 '``invariant.group``' Metadata
5584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5585
5586 The experimental ``invariant.group`` metadata may be attached to
5587 ``load``/``store`` instructions referencing a single metadata with no entries.
5588 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells
5589 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand
5590 can be assumed to load or store the same
5591 value (but see the ``llvm.launder.invariant.group`` intrinsic which affects
5592 when two pointers are considered the same). Pointers returned by bitcast or
5593 getelementptr with only zero indices are considered the same.
5594
5595 Examples:
5596
5597 .. code-block:: llvm
5598
5599    @unknownPtr = external global i8
5600    ...
5601    %ptr = alloca i8
5602    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
5603    call void @foo(i8* %ptr)
5604
5605    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
5606    call void @foo(i8* %ptr)
5607
5608    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr)
5609    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
5610
5611    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
5612    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
5613
5614    call void @foo(i8* %ptr)
5615    %newPtr2 = call i8* @llvm.launder.invariant.group(i8* %ptr)
5616    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through launder.invariant.group to get value of %ptr
5617
5618    ...
5619    declare void @foo(i8*)
5620    declare i8* @getPointer(i8*)
5621    declare i8* @llvm.launder.invariant.group(i8*)
5622
5623    !0 = !{}
5624
5625 The invariant.group metadata must be dropped when replacing one pointer by
5626 another based on aliasing information. This is because invariant.group is tied
5627 to the SSA value of the pointer operand.
5628
5629 .. code-block:: llvm
5630
5631   %v = load i8, i8* %x, !invariant.group !0
5632   ; if %x mustalias %y then we can replace the above instruction with
5633   %v = load i8, i8* %y
5634
5635 Note that this is an experimental feature, which means that its semantics might
5636 change in the future.
5637
5638 '``type``' Metadata
5639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5640
5641 See :doc:`TypeMetadata`.
5642
5643 '``associated``' Metadata
5644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5645
5646 The ``associated`` metadata may be attached to a global object
5647 declaration with a single argument that references another global object.
5648
5649 This metadata prevents discarding of the global object in linker GC
5650 unless the referenced object is also discarded. The linker support for
5651 this feature is spotty. For best compatibility, globals carrying this
5652 metadata may also:
5653
5654 - Be in a comdat with the referenced global.
5655 - Be in @llvm.compiler.used.
5656 - Have an explicit section with a name which is a valid C identifier.
5657
5658 It does not have any effect on non-ELF targets.
5659
5660 Example:
5661
5662 .. code-block:: text
5663
5664     $a = comdat any
5665     @a = global i32 1, comdat $a
5666     @b = internal global i32 2, comdat $a, section "abc", !associated !0
5667     !0 = !{i32* @a}
5668
5669
5670 '``prof``' Metadata
5671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5672
5673 The ``prof`` metadata is used to record profile data in the IR.
5674 The first operand of the metadata node indicates the profile metadata
5675 type. There are currently 3 types:
5676 :ref:`branch_weights<prof_node_branch_weights>`,
5677 :ref:`function_entry_count<prof_node_function_entry_count>`, and
5678 :ref:`VP<prof_node_VP>`.
5679
5680 .. _prof_node_branch_weights:
5681
5682 branch_weights
5683 """"""""""""""
5684
5685 Branch weight metadata attached to a branch, select, switch or call instruction
5686 represents the likeliness of the associated branch being taken.
5687 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5688
5689 .. _prof_node_function_entry_count:
5690
5691 function_entry_count
5692 """"""""""""""""""""
5693
5694 Function entry count metadata can be attached to function definitions
5695 to record the number of times the function is called. Used with BFI
5696 information, it is also used to derive the basic block profile count.
5697 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5698
5699 .. _prof_node_VP:
5700
5701 VP
5702 ""
5703
5704 VP (value profile) metadata can be attached to instructions that have
5705 value profile information. Currently this is indirect calls (where it
5706 records the hottest callees) and calls to memory intrinsics such as memcpy,
5707 memmove, and memset (where it records the hottest byte lengths).
5708
5709 Each VP metadata node contains "VP" string, then a uint32_t value for the value
5710 profiling kind, a uint64_t value for the total number of times the instruction
5711 is executed, followed by uint64_t value and execution count pairs.
5712 The value profiling kind is 0 for indirect call targets and 1 for memory
5713 operations. For indirect call targets, each profile value is a hash
5714 of the callee function name, and for memory operations each value is the
5715 byte length.
5716
5717 Note that the value counts do not need to add up to the total count
5718 listed in the third operand (in practice only the top hottest values
5719 are tracked and reported).
5720
5721 Indirect call example:
5722
5723 .. code-block:: llvm
5724
5725     call void %f(), !prof !1
5726     !1 = !{!"VP", i32 0, i64 1600, i64 7651369219802541373, i64 1030, i64 -4377547752858689819, i64 410}
5727
5728 Note that the VP type is 0 (the second operand), which indicates this is
5729 an indirect call value profile data. The third operand indicates that the
5730 indirect call executed 1600 times. The 4th and 6th operands give the
5731 hashes of the 2 hottest target functions' names (this is the same hash used
5732 to represent function names in the profile database), and the 5th and 7th
5733 operands give the execution count that each of the respective prior target
5734 functions was called.
5735
5736 Module Flags Metadata
5737 =====================
5738
5739 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
5740 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
5741 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
5742 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
5743 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
5744 look it up.
5745
5746 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
5747 Each triplet has the following form:
5748
5749 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
5750    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
5751    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
5752    described below.
5753 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
5754    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
5755    including entries with the **Require** behavior).
5756 -  The third element is the value of the flag.
5757
5758 When two (or more) modules are merged together, the resulting
5759 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
5760 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
5761 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
5762 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
5763 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
5764
5765 The following behaviors are supported:
5766
5767 .. list-table::
5768    :header-rows: 1
5769    :widths: 10 90
5770
5771    * - Value
5772      - Behavior
5773
5774    * - 1
5775      - **Error**
5776            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
5777            is that of the operands.
5778
5779    * - 2
5780      - **Warning**
5781            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
5782            operand for the flag from the first module being linked.
5783
5784    * - 3
5785      - **Require**
5786            Adds a requirement that another module flag be present and have a
5787            specified value after linking is performed. The value must be a
5788            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
5789            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
5790            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
5791            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
5792            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
5793
5794    * - 4
5795      - **Override**
5796            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
5797            other module. If both modules specify **Override**, but the values
5798            differ, an error will be emitted.
5799
5800    * - 5
5801      - **Append**
5802            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
5803
5804    * - 6
5805      - **AppendUnique**
5806            Appends the two values, which are required to be metadata
5807            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
5808            during the append operation.
5809
5810    * - 7
5811      - **Max**
5812            Takes the max of the two values, which are required to be integers.
5813
5814 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
5815 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
5816 value) or **Override**.
5817
5818 An example of module flags:
5819
5820 .. code-block:: llvm
5821
5822     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
5823     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
5824     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
5825     !3 = !{ i32 3, !"qux",
5826       !{
5827         !"foo", i32 1
5828       }
5829     }
5830     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
5831
5832 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
5833    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
5834    values are not equal.
5835
5836 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
5837    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
5838    '37'.
5839
5840 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
5841    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
5842    warning if their values are not equal.
5843
5844 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
5845
5846    ::
5847
5848        !{ !"foo", i32 1 }
5849
5850    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
5851    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
5852    performed.
5853
5854 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
5855 ----------------------------------------------------
5856
5857 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
5858 collection in a special section called "image info". The metadata
5859 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
5860 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
5861 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
5862 be merged rather than appended together.
5863
5864 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
5865 following key-value pairs:
5866
5867 .. list-table::
5868    :header-rows: 1
5869    :widths: 30 70
5870
5871    * - Key
5872      - Value
5873
5874    * - ``Objective-C Version``
5875      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
5876
5877    * - ``Objective-C Image Info Version``
5878      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
5879        always 0.
5880
5881    * - ``Objective-C Image Info Section``
5882      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
5883        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
5884        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
5885        Objective-C ABI version 2.
5886
5887    * - ``Objective-C Garbage Collection``
5888      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
5889        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
5890        collection supported.
5891
5892    * - ``Objective-C GC Only``
5893      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
5894        If present, its value must be 6. This flag requires that the
5895        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
5896
5897 Some important flag interactions:
5898
5899 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
5900    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
5901    2, then the resulting module has the
5902    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
5903 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
5904    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
5905
5906 C type width Module Flags Metadata
5907 ----------------------------------
5908
5909 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
5910 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
5911 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
5912 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
5913 width.
5914
5915 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
5916 flags metadata, using the following key-value pairs:
5917
5918 .. list-table::
5919    :header-rows: 1
5920    :widths: 30 70
5921
5922    * - Key
5923      - Value
5924
5925    * - short_wchar
5926      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
5927        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
5928
5929    * - short_enum
5930      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
5931        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
5932          represent all of its values.
5933
5934 For example, the following metadata section specifies that the module was
5935 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
5936 enum is the smallest type which can represent all of its values::
5937
5938     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
5939     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
5940     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
5941
5942 Automatic Linker Flags Named Metadata
5943 =====================================
5944
5945 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
5946 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
5947 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
5948 these automatically be transmitted to the linker via object files.
5949
5950 These flags are encoded in the IR using named metadata with the name
5951 ``!llvm.linker.options``. Each operand is expected to be a metadata node
5952 which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
5953 list of metadata strings defining linker options.
5954
5955 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
5956 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
5957 framework::
5958
5959     !0 = !{ !"-lz" },
5960     !1 = !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
5961     !llvm.linker.options = !{ !0, !1 }
5962
5963 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
5964 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
5965 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
5966 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
5967 assembly writer or object file emitter.
5968
5969 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
5970 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
5971 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
5972
5973 .. _summary:
5974
5975 ThinLTO Summary
5976 ===============
5977
5978 Compiling with `ThinLTO <https://clang.llvm.org/docs/ThinLTO.html>`_
5979 causes the building of a compact summary of the module that is emitted into
5980 the bitcode. The summary is emitted into the LLVM assembly and identified
5981 in syntax by a caret ('``^``').
5982
5983 The summary is parsed into a bitcode output, along with the Module
5984 IR, via the "``llvm-as``" tool. Tools that parse the Module IR for the purposes
5985 of optimization (e.g. "``clang -x ir``" and "``opt``"), will ignore the
5986 summary entries (just as they currently ignore summary entries in a bitcode
5987 input file).
5988
5989 Eventually, the summary will be parsed into a ModuleSummaryIndex object under
5990 the same conditions where summary index is currently built from bitcode.
5991 Specifically, tools that test the Thin Link portion of a ThinLTO compile
5992 (i.e. llvm-lto and llvm-lto2), or when parsing a combined index
5993 for a distributed ThinLTO backend via clang's "``-fthinlto-index=<>``" flag
5994 (this part is not yet implemented, use llvm-as to create a bitcode object
5995 before feeding into thin link tools for now).
5996
5997 There are currently 3 types of summary entries in the LLVM assembly:
5998 :ref:`module paths<module_path_summary>`,
5999 :ref:`global values<gv_summary>`, and
6000 :ref:`type identifiers<typeid_summary>`.
6001
6002 .. _module_path_summary:
6003
6004 Module Path Summary Entry
6005 -------------------------
6006
6007 Each module path summary entry lists a module containing global values included
6008 in the summary. For a single IR module there will be one such entry, but
6009 in a combined summary index produced during the thin link, there will be
6010 one module path entry per linked module with summary.
6011
6012 Example:
6013
6014 .. code-block:: text
6015
6016     ^0 = module: (path: "/path/to/file.o", hash: (2468601609, 1329373163, 1565878005, 638838075, 3148790418))
6017
6018 The ``path`` field is a string path to the bitcode file, and the ``hash``
6019 field is the 160-bit SHA-1 hash of the IR bitcode contents, used for
6020 incremental builds and caching.
6021
6022 .. _gv_summary:
6023
6024 Global Value Summary Entry
6025 --------------------------
6026
6027 Each global value summary entry corresponds to a global value defined or
6028 referenced by a summarized module.
6029
6030 Example:
6031
6032 .. code-block:: text
6033
6034     ^4 = gv: (name: "f"[, summaries: (Summary)[, (Summary)]*]?) ; guid = 14740650423002898831
6035
6036 For declarations, there will not be a summary list. For definitions, a
6037 global value will contain a list of summaries, one per module containing
6038 a definition. There can be multiple entries in a combined summary index
6039 for symbols with weak linkage.
6040
6041 Each ``Summary`` format will depend on whether the global value is a
6042 :ref:`function<function_summary>`, :ref:`variable<variable_summary>`, or
6043 :ref:`alias<alias_summary>`.
6044
6045 .. _function_summary:
6046
6047 Function Summary
6048 ^^^^^^^^^^^^^^^^
6049
6050 If the global value is a function, the ``Summary`` entry will look like:
6051
6052 .. code-block:: text
6053
6054     function: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), insts: 2[, FuncFlags]?[, Calls]?[, TypeIdInfo]?[, Refs]?
6055
6056 The ``module`` field includes the summary entry id for the module containing
6057 this definition, and the ``flags`` field contains information such as
6058 the linkage type, a flag indicating whether it is legal to import the
6059 definition, whether it is globally live and whether the linker resolved it
6060 to a local definition (the latter two are populated during the thin link).
6061 The ``insts`` field contains the number of IR instructions in the function.
6062 Finally, there are several optional fields: :ref:`FuncFlags<funcflags_summary>`,
6063 :ref:`Calls<calls_summary>`, :ref:`TypeIdInfo<typeidinfo_summary>`,
6064 :ref:`Refs<refs_summary>`.
6065
6066 .. _variable_summary:
6067
6068 Global Variable Summary
6069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6070
6071 If the global value is a variable, the ``Summary`` entry will look like:
6072
6073 .. code-block:: text
6074
6075     variable: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0)[, Refs]?
6076
6077 The variable entry contains a subset of the fields in a
6078 :ref:`function summary <function_summary>`, see the descriptions there.
6079
6080 .. _alias_summary:
6081
6082 Alias Summary
6083 ^^^^^^^^^^^^^
6084
6085 If the global value is an alias, the ``Summary`` entry will look like:
6086
6087 .. code-block:: text
6088
6089     alias: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), aliasee: ^2)
6090
6091 The ``module`` and ``flags`` fields are as described for a
6092 :ref:`function summary <function_summary>`. The ``aliasee`` field
6093 contains a reference to the global value summary entry of the aliasee.
6094
6095 .. _funcflags_summary:
6096
6097 Function Flags
6098 ^^^^^^^^^^^^^^
6099
6100 The optional ``FuncFlags`` field looks like:
6101
6102 .. code-block:: text
6103
6104     funcFlags: (readNone: 0, readOnly: 0, noRecurse: 0, returnDoesNotAlias: 0)
6105
6106 If unspecified, flags are assumed to hold the conservative ``false`` value of
6107 ``0``.
6108
6109 .. _calls_summary:
6110
6111 Calls
6112 ^^^^^
6113
6114 The optional ``Calls`` field looks like:
6115
6116 .. code-block:: text
6117
6118     calls: ((Callee)[, (Callee)]*)
6119
6120 where each ``Callee`` looks like:
6121
6122 .. code-block:: text
6123
6124     callee: ^1[, hotness: None]?[, relbf: 0]?
6125
6126 The ``callee`` refers to the summary entry id of the callee. At most one
6127 of ``hotness`` (which can take the values ``Unknown``, ``Cold``, ``None``,
6128 ``Hot``, and ``Critical``), and ``relbf`` (which holds the integer
6129 branch frequency relative to the entry frequency, scaled down by 2^8)
6130 may be specified. The defaults are ``Unknown`` and ``0``, respectively.
6131
6132 .. _refs_summary:
6133
6134 Refs
6135 ^^^^
6136
6137 The optional ``Refs`` field looks like:
6138
6139 .. code-block:: text
6140
6141     refs: ((Ref)[, (Ref)]*)
6142
6143 where each ``Ref`` contains a reference to the summary id of the referenced
6144 value (e.g. ``^1``).
6145
6146 .. _typeidinfo_summary:
6147
6148 TypeIdInfo
6149 ^^^^^^^^^^
6150
6151 The optional ``TypeIdInfo`` field, used for
6152 `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6153 looks like:
6154
6155 .. code-block:: text
6156
6157     typeIdInfo: [(TypeTests)]?[, (TypeTestAssumeVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadVCalls)]?[, (TypeTestAssumeConstVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadConstVCalls)]?
6158
6159 These optional fields have the following forms:
6160
6161 TypeTests
6162 """""""""
6163
6164 .. code-block:: text
6165
6166     typeTests: (TypeIdRef[, TypeIdRef]*)
6167
6168 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6169 by summary id or ``GUID``.
6170
6171 TypeTestAssumeVCalls
6172 """"""""""""""""""""
6173
6174 .. code-block:: text
6175
6176     typeTestAssumeVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6177
6178 Where each VFuncId has the format:
6179
6180 .. code-block:: text
6181
6182     vFuncId: (TypeIdRef, offset: 16)
6183
6184 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6185 by summary id or ``GUID`` preceeded by a ``guid:`` tag.
6186
6187 TypeCheckedLoadVCalls
6188 """""""""""""""""""""
6189
6190 .. code-block:: text
6191
6192     typeCheckedLoadVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6193
6194 Where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``.
6195
6196 TypeTestAssumeConstVCalls
6197 """""""""""""""""""""""""
6198
6199 .. code-block:: text
6200
6201     typeTestAssumeConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6202
6203 Where each ConstVCall has the format:
6204
6205 .. code-block:: text
6206
6207     (VFuncId, args: (Arg[, Arg]*))
6208
6209 and where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``,
6210 and each Arg is an integer argument number.
6211
6212 TypeCheckedLoadConstVCalls
6213 """"""""""""""""""""""""""
6214
6215 .. code-block:: text
6216
6217     typeCheckedLoadConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6218
6219 Where each ConstVCall has the format described for
6220 ``TypeTestAssumeConstVCalls``.
6221
6222 .. _typeid_summary:
6223
6224 Type ID Summary Entry
6225 ---------------------
6226
6227 Each type id summary entry corresponds to a type identifier resolution
6228 which is generated during the LTO link portion of the compile when building
6229 with `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6230 so these are only present in a combined summary index.
6231
6232 Example:
6233
6234 .. code-block:: text
6235
6236     ^4 = typeid: (name: "_ZTS1A", summary: (typeTestRes: (kind: allOnes, sizeM1BitWidth: 7[, alignLog2: 0]?[, sizeM1: 0]?[, bitMask: 0]?[, inlineBits: 0]?)[, WpdResolutions]?)) ; guid = 7004155349499253778
6237
6238 The ``typeTestRes`` gives the type test resolution ``kind`` (which may
6239 be ``unsat``, ``byteArray``, ``inline``, ``single``, or ``allOnes``), and
6240 the ``size-1`` bit width. It is followed by optional flags, which default to 0,
6241 and an optional WpdResolutions (whole program devirtualization resolution)
6242 field that looks like:
6243
6244 .. code-block:: text
6245
6246     wpdResolutions: ((offset: 0, WpdRes)[, (offset: 1, WpdRes)]*
6247
6248 where each entry is a mapping from the given byte offset to the whole-program
6249 devirtualization resolution WpdRes, that has one of the following formats:
6250
6251 .. code-block:: text
6252
6253     wpdRes: (kind: branchFunnel)
6254     wpdRes: (kind: singleImpl, singleImplName: "_ZN1A1nEi")
6255     wpdRes: (kind: indir)
6256
6257 Additionally, each wpdRes has an optional ``resByArg`` field, which
6258 describes the resolutions for calls with all constant integer arguments:
6259
6260 .. code-block:: text
6261
6262     resByArg: (ResByArg[, ResByArg]*)
6263
6264 where ResByArg is:
6265
6266 .. code-block:: text
6267
6268     args: (Arg[, Arg]*), byArg: (kind: UniformRetVal[, info: 0][, byte: 0][, bit: 0])
6269
6270 Where the ``kind`` can be ``Indir``, ``UniformRetVal``, ``UniqueRetVal``
6271 or ``VirtualConstProp``. The ``info`` field is only used if the kind
6272 is ``UniformRetVal`` (indicates the uniform return value), or
6273 ``UniqueRetVal`` (holds the return value associated with the unique vtable
6274 (0 or 1)). The ``byte`` and ``bit`` fields are only used if the target does
6275 not support the use of absolute symbols to store constants.
6276
6277 .. _intrinsicglobalvariables:
6278
6279 Intrinsic Global Variables
6280 ==========================
6281
6282 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
6283 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
6284 All globals of this sort should have a section specified as
6285 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
6286 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
6287
6288 .. _gv_llvmused:
6289
6290 The '``llvm.used``' Global Variable
6291 -----------------------------------
6292
6293 The ``@llvm.used`` global is an array which has
6294 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
6295 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
6296 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
6297 use of it is:
6298
6299 .. code-block:: llvm
6300
6301     @X = global i8 4
6302     @Y = global i32 123
6303
6304     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
6305        i8* @X,
6306        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
6307     ], section "llvm.metadata"
6308
6309 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
6310 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
6311 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
6312 a variable has internal linkage and no references other than that from the
6313 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
6314 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
6315 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
6316
6317 On some targets, the code generator must emit a directive to the
6318 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
6319 molesting the symbol.
6320
6321 .. _gv_llvmcompilerused:
6322
6323 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
6324 --------------------------------------------
6325
6326 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
6327 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
6328 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
6329 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
6330 by ``@llvm.used``.
6331
6332 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
6333 and should not be exposed to source languages.
6334
6335 .. _gv_llvmglobalctors:
6336
6337 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
6338 -------------------------------------------
6339
6340 .. code-block:: llvm
6341
6342     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6343     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
6344
6345 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
6346 functions, priorities, and an optional associated global or function.
6347 The functions referenced by this array will be called in ascending order
6348 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
6349 functions with the same priority is not defined.
6350
6351 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
6352 or function, the initializer function will only run if the associated
6353 data from the current module is not discarded.
6354
6355 .. _llvmglobaldtors:
6356
6357 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
6358 -------------------------------------------
6359
6360 .. code-block:: llvm
6361
6362     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6363     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
6364
6365 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
6366 functions, priorities, and an optional associated global or function.
6367 The functions referenced by this array will be called in descending
6368 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
6369 order of functions with the same priority is not defined.
6370
6371 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
6372 or function, the destructor function will only run if the associated
6373 data from the current module is not discarded.
6374
6375 Instruction Reference
6376 =====================
6377
6378 The LLVM instruction set consists of several different classifications
6379 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
6380 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
6381 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
6382 :ref:`other instructions <otherops>`.
6383
6384 .. _terminators:
6385
6386 Terminator Instructions
6387 -----------------------
6388
6389 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
6390 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
6391 block should be executed after the current block is finished. These
6392 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
6393 control flow, not values (the one exception being the
6394 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
6395
6396 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
6397 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
6398 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
6399 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
6400 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
6401 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
6402 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
6403
6404 .. _i_ret:
6405
6406 '``ret``' Instruction
6407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6408
6409 Syntax:
6410 """""""
6411
6412 ::
6413
6414       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
6415       ret void                 ; Return from void function
6416
6417 Overview:
6418 """""""""
6419
6420 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
6421 a value) from a function back to the caller.
6422
6423 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
6424 value and then causes control flow, and one that just causes control
6425 flow to occur.
6426
6427 Arguments:
6428 """"""""""
6429
6430 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
6431 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
6432 class <t_firstclass>`' type.
6433
6434 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
6435 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
6436 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
6437 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
6438 value.
6439
6440 Semantics:
6441 """"""""""
6442
6443 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
6444 the calling function's context. If the caller is a
6445 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
6446 instruction after the call. If the caller was an
6447 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
6448 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
6449 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
6450 value.
6451
6452 Example:
6453 """"""""
6454
6455 .. code-block:: llvm
6456
6457       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
6458       ret void                        ; Return from a void function
6459       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
6460
6461 .. _i_br:
6462
6463 '``br``' Instruction
6464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6465
6466 Syntax:
6467 """""""
6468
6469 ::
6470
6471       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
6472       br label <dest>          ; Unconditional branch
6473
6474 Overview:
6475 """""""""
6476
6477 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
6478 different basic block in the current function. There are two forms of
6479 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
6480 unconditional branch.
6481
6482 Arguments:
6483 """"""""""
6484
6485 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
6486 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
6487 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
6488
6489 Semantics:
6490 """"""""""
6491
6492 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
6493 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
6494 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
6495 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
6496
6497 Example:
6498 """"""""
6499
6500 .. code-block:: llvm
6501
6502     Test:
6503       %cond = icmp eq i32 %a, %b
6504       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
6505     IfEqual:
6506       ret i32 1
6507     IfUnequal:
6508       ret i32 0
6509
6510 .. _i_switch:
6511
6512 '``switch``' Instruction
6513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6514
6515 Syntax:
6516 """""""
6517
6518 ::
6519
6520       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
6521
6522 Overview:
6523 """""""""
6524
6525 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
6526 several different places. It is a generalization of the '``br``'
6527 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
6528 destinations.
6529
6530 Arguments:
6531 """"""""""
6532
6533 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
6534 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
6535 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
6536 is not allowed to contain duplicate constant entries.
6537
6538 Semantics:
6539 """"""""""
6540
6541 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
6542 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
6543 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
6544 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
6545 to the default destination.
6546
6547 Implementation:
6548 """""""""""""""
6549
6550 Depending on properties of the target machine and the particular
6551 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
6552 different ways. For example, it could be generated as a series of
6553 chained conditional branches or with a lookup table.
6554
6555 Example:
6556 """"""""
6557
6558 .. code-block:: llvm
6559
6560      ; Emulate a conditional br instruction
6561      %Val = zext i1 %value to i32
6562      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
6563
6564      ; Emulate an unconditional br instruction
6565      switch i32 0, label %dest [ ]
6566
6567      ; Implement a jump table:
6568      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
6569                                          i32 1, label %onone
6570                                          i32 2, label %ontwo ]
6571
6572 .. _i_indirectbr:
6573
6574 '``indirectbr``' Instruction
6575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6576
6577 Syntax:
6578 """""""
6579
6580 ::
6581
6582       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
6583
6584 Overview:
6585 """""""""
6586
6587 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6588 label within the current function, whose address is specified by
6589 "``address``". Address must be derived from a
6590 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6591
6592 Arguments:
6593 """"""""""
6594
6595 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6596 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6597 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6598 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6599
6600 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6601 accurate understanding of the CFG.
6602
6603 Semantics:
6604 """"""""""
6605
6606 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6607 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6608 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
6609 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
6610
6611 Implementation:
6612 """""""""""""""
6613
6614 This is typically implemented with a jump through a register.
6615
6616 Example:
6617 """"""""
6618
6619 .. code-block:: llvm
6620
6621      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
6622
6623 .. _i_invoke:
6624
6625 '``invoke``' Instruction
6626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6627
6628 Syntax:
6629 """""""
6630
6631 ::
6632
6633       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6634                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
6635
6636 Overview:
6637 """""""""
6638
6639 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
6640 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6641 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
6642 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
6643 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
6644 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
6645 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
6646 nearest "exception" label.
6647
6648 The '``exception``' label is a `landing
6649 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
6650 '``exception``' label is required to have the
6651 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
6652 information about the behavior of the program after unwinding happens,
6653 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
6654 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
6655 instruction, so that the important information contained within the
6656 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
6657
6658 Arguments:
6659 """"""""""
6660
6661 This instruction requires several arguments:
6662
6663 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6664    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6665    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6666 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6667    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6668    are valid here.
6669 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
6670    of the called function. If it is not specified, the program address space
6671    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
6672 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6673    type of the return value. Functions that return no value are marked
6674    ``void``.
6675 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
6676    argument types must match the types implied by this signature. This
6677    type can be omitted if the function is not varargs.
6678 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6679    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6680    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6681    to function value.
6682 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6683    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6684    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6685    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6686    extra arguments can be specified.
6687 #. '``normal label``': the label reached when the called function
6688    executes a '``ret``' instruction.
6689 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
6690    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
6691    mechanism.
6692 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
6693 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
6694
6695 Semantics:
6696 """"""""""
6697
6698 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
6699 instruction in most regards. The primary difference is that it
6700 establishes an association with a label, which is used by the runtime
6701 library to unwind the stack.
6702
6703 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
6704 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
6705 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
6706 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
6707
6708 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
6709 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
6710 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
6711 return value is available.
6712
6713 Example:
6714 """"""""
6715
6716 .. code-block:: llvm
6717
6718       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
6719                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6720       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
6721                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6722
6723 .. _i_resume:
6724
6725 '``resume``' Instruction
6726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6727
6728 Syntax:
6729 """""""
6730
6731 ::
6732
6733       resume <type> <value>
6734
6735 Overview:
6736 """""""""
6737
6738 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
6739 successors.
6740
6741 Arguments:
6742 """"""""""
6743
6744 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
6745 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
6746 function.
6747
6748 Semantics:
6749 """"""""""
6750
6751 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
6752 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
6753 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
6754
6755 Example:
6756 """"""""
6757
6758 .. code-block:: llvm
6759
6760       resume { i8*, i32 } %exn
6761
6762 .. _i_catchswitch:
6763
6764 '``catchswitch``' Instruction
6765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6766
6767 Syntax:
6768 """""""
6769
6770 ::
6771
6772       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
6773       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
6774
6775 Overview:
6776 """""""""
6777
6778 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
6779 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
6780 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
6781
6782 Arguments:
6783 """"""""""
6784
6785 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
6786 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
6787 this operand may be the token ``none``.
6788
6789 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
6790 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
6791 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
6792 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6793
6794 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
6795 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
6796
6797 Semantics:
6798 """"""""""
6799
6800 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
6801 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
6802 present.
6803
6804 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
6805 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
6806 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
6807
6808 Example:
6809 """"""""
6810
6811 .. code-block:: text
6812
6813     dispatch1:
6814       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
6815     dispatch2:
6816       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
6817
6818 .. _i_catchret:
6819
6820 '``catchret``' Instruction
6821 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6822
6823 Syntax:
6824 """""""
6825
6826 ::
6827
6828       catchret from <token> to label <normal>
6829
6830 Overview:
6831 """""""""
6832
6833 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
6834 single successor.
6835
6836
6837 Arguments:
6838 """"""""""
6839
6840 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
6841 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
6842 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
6843 transfer to next.
6844
6845 Semantics:
6846 """"""""""
6847
6848 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
6849 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
6850 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
6851 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
6852 ``normal``.
6853
6854 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
6855 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6856 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6857 the ``catchret``'s behavior is undefined.
6858
6859 Example:
6860 """"""""
6861
6862 .. code-block:: text
6863
6864       catchret from %catch label %continue
6865
6866 .. _i_cleanupret:
6867
6868 '``cleanupret``' Instruction
6869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6870
6871 Syntax:
6872 """""""
6873
6874 ::
6875
6876       cleanupret from <value> unwind label <continue>
6877       cleanupret from <value> unwind to caller
6878
6879 Overview:
6880 """""""""
6881
6882 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
6883 an optional successor.
6884
6885
6886 Arguments:
6887 """"""""""
6888
6889 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
6890 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
6891 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6892 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6893 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
6894
6895 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
6896 which must be the label of another basic block beginning with either a
6897 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
6898 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
6899 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6900
6901 Semantics:
6902 """"""""""
6903
6904 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
6905 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
6906 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
6907 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
6908
6909 Example:
6910 """"""""
6911
6912 .. code-block:: text
6913
6914       cleanupret from %cleanup unwind to caller
6915       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
6916
6917 .. _i_unreachable:
6918
6919 '``unreachable``' Instruction
6920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6921
6922 Syntax:
6923 """""""
6924
6925 ::
6926
6927       unreachable
6928
6929 Overview:
6930 """""""""
6931
6932 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
6933 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
6934 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
6935 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
6936
6937 Semantics:
6938 """"""""""
6939
6940 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
6941
6942 .. _unaryops:
6943
6944 Unary Operations
6945 -----------------
6946
6947 Unary operators require a single operand, execute an operation on
6948 it, and produce a single value. The operand might represent multiple
6949 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
6950 result value has the same type as its operand.
6951
6952 .. _i_fneg:
6953
6954 '``fneg``' Instruction
6955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6956
6957 Syntax:
6958 """""""
6959
6960 ::
6961
6962       <result> = fneg [fast-math flags]* <ty> <op1>   ; yields ty:result
6963
6964 Overview:
6965 """""""""
6966
6967 The '``fneg``' instruction returns the negation of its operand.
6968
6969 Arguments:
6970 """"""""""
6971
6972 The argument to the '``fneg``' instruction must be a
6973 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
6974 floating-point values.
6975
6976 Semantics:
6977 """"""""""
6978
6979 The value produced is a copy of the operand with its sign bit flipped.
6980 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6981 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6982 unsafe floating-point optimizations:
6983
6984 Example:
6985 """"""""
6986
6987 .. code-block:: text
6988
6989       <result> = fneg float %val          ; yields float:result = -%var
6990
6991 .. _binaryops:
6992
6993 Binary Operations
6994 -----------------
6995
6996 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
6997 They require two operands of the same type, execute an operation on
6998 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
6999 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7000 result value has the same type as its operands.
7001
7002 There are several different binary operators:
7003
7004 .. _i_add:
7005
7006 '``add``' Instruction
7007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7008
7009 Syntax:
7010 """""""
7011
7012 ::
7013
7014       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7015       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7016       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7017       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7018
7019 Overview:
7020 """""""""
7021
7022 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
7023
7024 Arguments:
7025 """"""""""
7026
7027 The two arguments to the '``add``' instruction must be
7028 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7029 arguments must have identical types.
7030
7031 Semantics:
7032 """"""""""
7033
7034 The value produced is the integer sum of the two operands.
7035
7036 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
7037 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7038 the result.
7039
7040 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7041 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7042
7043 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7044 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7045 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7046 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7047
7048 Example:
7049 """"""""
7050
7051 .. code-block:: text
7052
7053       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
7054
7055 .. _i_fadd:
7056
7057 '``fadd``' Instruction
7058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7059
7060 Syntax:
7061 """""""
7062
7063 ::
7064
7065       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7066
7067 Overview:
7068 """""""""
7069
7070 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
7071
7072 Arguments:
7073 """"""""""
7074
7075 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be
7076 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7077 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7078
7079 Semantics:
7080 """"""""""
7081
7082 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
7083 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7084 environment <floatenv>`.
7085 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7086 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7087 unsafe floating-point optimizations:
7088
7089 Example:
7090 """"""""
7091
7092 .. code-block:: text
7093
7094       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
7095
7096 '``sub``' Instruction
7097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7098
7099 Syntax:
7100 """""""
7101
7102 ::
7103
7104       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7105       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7106       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7107       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7108
7109 Overview:
7110 """""""""
7111
7112 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
7113
7114 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
7115 instruction present in most other intermediate representations.
7116
7117 Arguments:
7118 """"""""""
7119
7120 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
7121 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7122 arguments must have identical types.
7123
7124 Semantics:
7125 """"""""""
7126
7127 The value produced is the integer difference of the two operands.
7128
7129 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
7130 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7131 the result.
7132
7133 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7134 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7135
7136 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7137 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7138 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7139 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7140
7141 Example:
7142 """"""""
7143
7144 .. code-block:: text
7145
7146       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
7147       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
7148
7149 .. _i_fsub:
7150
7151 '``fsub``' Instruction
7152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7153
7154 Syntax:
7155 """""""
7156
7157 ::
7158
7159       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7160
7161 Overview:
7162 """""""""
7163
7164 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
7165
7166 Arguments:
7167 """"""""""
7168
7169 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be
7170 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7171 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7172
7173 Semantics:
7174 """"""""""
7175
7176 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
7177 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7178 environment <floatenv>`.
7179 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7180 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7181 unsafe floating-point optimizations:
7182
7183 Example:
7184 """"""""
7185
7186 .. code-block:: text
7187
7188       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
7189       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
7190
7191 '``mul``' Instruction
7192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7193
7194 Syntax:
7195 """""""
7196
7197 ::
7198
7199       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7200       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7201       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7202       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7203
7204 Overview:
7205 """""""""
7206
7207 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
7208
7209 Arguments:
7210 """"""""""
7211
7212 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
7213 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7214 arguments must have identical types.
7215
7216 Semantics:
7217 """"""""""
7218
7219 The value produced is the integer product of the two operands.
7220
7221 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
7222 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
7223 bit width of the result.
7224
7225 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
7226 result is the same width as the operands, this instruction returns the
7227 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
7228 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
7229 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
7230 product.
7231
7232 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7233 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7234 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7235 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7236
7237 Example:
7238 """"""""
7239
7240 .. code-block:: text
7241
7242       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
7243
7244 .. _i_fmul:
7245
7246 '``fmul``' Instruction
7247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7248
7249 Syntax:
7250 """""""
7251
7252 ::
7253
7254       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7255
7256 Overview:
7257 """""""""
7258
7259 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
7260
7261 Arguments:
7262 """"""""""
7263
7264 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be
7265 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7266 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7267
7268 Semantics:
7269 """"""""""
7270
7271 The value produced is the floating-point product of the two operands.
7272 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7273 environment <floatenv>`.
7274 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7275 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7276 unsafe floating-point optimizations:
7277
7278 Example:
7279 """"""""
7280
7281 .. code-block:: text
7282
7283       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
7284
7285 '``udiv``' Instruction
7286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7287
7288 Syntax:
7289 """""""
7290
7291 ::
7292
7293       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7294       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7295
7296 Overview:
7297 """""""""
7298
7299 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7300
7301 Arguments:
7302 """"""""""
7303
7304 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
7305 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7306 arguments must have identical types.
7307
7308 Semantics:
7309 """"""""""
7310
7311 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
7312
7313 Note that unsigned integer division and signed integer division are
7314 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
7315
7316 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7317 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7318
7319
7320 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
7321 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
7322 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
7323
7324 Example:
7325 """"""""
7326
7327 .. code-block:: text
7328
7329       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7330
7331 '``sdiv``' Instruction
7332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7333
7334 Syntax:
7335 """""""
7336
7337 ::
7338
7339       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7340       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7341
7342 Overview:
7343 """""""""
7344
7345 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7346
7347 Arguments:
7348 """"""""""
7349
7350 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
7351 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7352 arguments must have identical types.
7353
7354 Semantics:
7355 """"""""""
7356
7357 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
7358 rounded towards zero.
7359
7360 Note that signed integer division and unsigned integer division are
7361 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
7362
7363 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7364 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7365 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7366 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
7367
7368 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
7369 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
7370
7371 Example:
7372 """"""""
7373
7374 .. code-block:: text
7375
7376       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7377
7378 .. _i_fdiv:
7379
7380 '``fdiv``' Instruction
7381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7382
7383 Syntax:
7384 """""""
7385
7386 ::
7387
7388       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7389
7390 Overview:
7391 """""""""
7392
7393 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7394
7395 Arguments:
7396 """"""""""
7397
7398 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be
7399 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7400 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7401
7402 Semantics:
7403 """"""""""
7404
7405 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
7406 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7407 environment <floatenv>`.
7408 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7409 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7410 unsafe floating-point optimizations:
7411
7412 Example:
7413 """"""""
7414
7415 .. code-block:: text
7416
7417       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
7418
7419 '``urem``' Instruction
7420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7421
7422 Syntax:
7423 """""""
7424
7425 ::
7426
7427       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7428
7429 Overview:
7430 """""""""
7431
7432 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
7433 division of its two arguments.
7434
7435 Arguments:
7436 """"""""""
7437
7438 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
7439 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7440 arguments must have identical types.
7441
7442 Semantics:
7443 """"""""""
7444
7445 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
7446 This instruction always performs an unsigned division to get the
7447 remainder.
7448
7449 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
7450 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
7451
7452 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7453 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7454 undefined behavior.
7455
7456 Example:
7457 """"""""
7458
7459 .. code-block:: text
7460
7461       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7462
7463 '``srem``' Instruction
7464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7465
7466 Syntax:
7467 """""""
7468
7469 ::
7470
7471       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7472
7473 Overview:
7474 """""""""
7475
7476 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
7477 division of its two operands. This instruction can also take
7478 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
7479 must be integers.
7480
7481 Arguments:
7482 """"""""""
7483
7484 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
7485 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7486 arguments must have identical types.
7487
7488 Semantics:
7489 """"""""""
7490
7491 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
7492 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
7493 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
7494 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
7495 difference, see `The Math
7496 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
7497 table of how this is implemented in various languages, please see
7498 `Wikipedia: modulo
7499 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
7500
7501 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
7502 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
7503
7504 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7505 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7506 undefined behavior.
7507 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7508 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
7509 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
7510 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
7511 result of the division and the remainder.)
7512
7513 Example:
7514 """"""""
7515
7516 .. code-block:: text
7517
7518       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7519
7520 .. _i_frem:
7521
7522 '``frem``' Instruction
7523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7524
7525 Syntax:
7526 """""""
7527
7528 ::
7529
7530       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7531
7532 Overview:
7533 """""""""
7534
7535 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
7536 its two operands.
7537
7538 Arguments:
7539 """"""""""
7540
7541 The two arguments to the '``frem``' instruction must be
7542 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7543 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7544
7545 Semantics:
7546 """"""""""
7547
7548 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
7549 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
7550 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the
7551 dividend.
7552 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7553 environment <floatenv>`.
7554 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7555 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7556 unsafe floating-point optimizations:
7557
7558 Example:
7559 """"""""
7560
7561 .. code-block:: text
7562
7563       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
7564
7565 .. _bitwiseops:
7566
7567 Bitwise Binary Operations
7568 -------------------------
7569
7570 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
7571 in a program. They are generally very efficient instructions and can
7572 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
7573 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
7574 single value. The resulting value is the same type as its operands.
7575
7576 '``shl``' Instruction
7577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7578
7579 Syntax:
7580 """""""
7581
7582 ::
7583
7584       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
7585       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7586       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7587       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7588
7589 Overview:
7590 """""""""
7591
7592 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
7593 a specified number of bits.
7594
7595 Arguments:
7596 """"""""""
7597
7598 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
7599 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7600 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7601
7602 Semantics:
7603 """"""""""
7604
7605 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
7606 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
7607 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
7608 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7609 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
7610 by the corresponding shift amount in ``op2``.
7611
7612 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7613 value if it shifts out any non-zero bits.
7614 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7615 value if it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
7616
7617 Example:
7618 """"""""
7619
7620 .. code-block:: text
7621
7622       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
7623       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
7624       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
7625       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
7626       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
7627
7628 '``lshr``' Instruction
7629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7630
7631 Syntax:
7632 """""""
7633
7634 ::
7635
7636       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7637       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7638
7639 Overview:
7640 """""""""
7641
7642 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
7643 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
7644
7645 Arguments:
7646 """"""""""
7647
7648 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
7649 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7650 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7651
7652 Semantics:
7653 """"""""""
7654
7655 This instruction always performs a logical shift right operation. The
7656 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
7657 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7658 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7659 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7660 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7661
7662 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
7663 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7664
7665 Example:
7666 """"""""
7667
7668 .. code-block:: text
7669
7670       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7671       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7672       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7673       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
7674       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
7675       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
7676
7677 '``ashr``' Instruction
7678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7679
7680 Syntax:
7681 """""""
7682
7683 ::
7684
7685       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7686       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7687
7688 Overview:
7689 """""""""
7690
7691 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
7692 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
7693 extension.
7694
7695 Arguments:
7696 """"""""""
7697
7698 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
7699 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7700 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7701
7702 Semantics:
7703 """"""""""
7704
7705 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
7706 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
7707 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7708 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7709 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7710 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7711
7712 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
7713 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7714
7715 Example:
7716 """"""""
7717
7718 .. code-block:: text
7719
7720       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7721       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7722       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7723       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
7724       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
7725       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
7726
7727 '``and``' Instruction
7728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7729
7730 Syntax:
7731 """""""
7732
7733 ::
7734
7735       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7736
7737 Overview:
7738 """""""""
7739
7740 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
7741 operands.
7742
7743 Arguments:
7744 """"""""""
7745
7746 The two arguments to the '``and``' instruction must be
7747 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7748 arguments must have identical types.
7749
7750 Semantics:
7751 """"""""""
7752
7753 The truth table used for the '``and``' instruction is:
7754
7755 +-----+-----+-----+
7756 | In0 | In1 | Out |
7757 +-----+-----+-----+
7758 |   0 |   0 |   0 |
7759 +-----+-----+-----+
7760 |   0 |   1 |   0 |
7761 +-----+-----+-----+
7762 |   1 |   0 |   0 |
7763 +-----+-----+-----+
7764 |   1 |   1 |   1 |
7765 +-----+-----+-----+
7766
7767 Example:
7768 """"""""
7769
7770 .. code-block:: text
7771
7772       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
7773       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
7774       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
7775
7776 '``or``' Instruction
7777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7778
7779 Syntax:
7780 """""""
7781
7782 ::
7783
7784       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7785
7786 Overview:
7787 """""""""
7788
7789 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
7790 two operands.
7791
7792 Arguments:
7793 """"""""""
7794
7795 The two arguments to the '``or``' instruction must be
7796 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7797 arguments must have identical types.
7798
7799 Semantics:
7800 """"""""""
7801
7802 The truth table used for the '``or``' instruction is:
7803
7804 +-----+-----+-----+
7805 | In0 | In1 | Out |
7806 +-----+-----+-----+
7807 |   0 |   0 |   0 |
7808 +-----+-----+-----+
7809 |   0 |   1 |   1 |
7810 +-----+-----+-----+
7811 |   1 |   0 |   1 |
7812 +-----+-----+-----+
7813 |   1 |   1 |   1 |
7814 +-----+-----+-----+
7815
7816 Example:
7817 """"""""
7818
7819 ::
7820
7821       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
7822       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
7823       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7824
7825 '``xor``' Instruction
7826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7827
7828 Syntax:
7829 """""""
7830
7831 ::
7832
7833       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7834
7835 Overview:
7836 """""""""
7837
7838 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
7839 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
7840 complement" operation, which is the "~" operator in C.
7841
7842 Arguments:
7843 """"""""""
7844
7845 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
7846 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7847 arguments must have identical types.
7848
7849 Semantics:
7850 """"""""""
7851
7852 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
7853
7854 +-----+-----+-----+
7855 | In0 | In1 | Out |
7856 +-----+-----+-----+
7857 |   0 |   0 |   0 |
7858 +-----+-----+-----+
7859 |   0 |   1 |   1 |
7860 +-----+-----+-----+
7861 |   1 |   0 |   1 |
7862 +-----+-----+-----+
7863 |   1 |   1 |   0 |
7864 +-----+-----+-----+
7865
7866 Example:
7867 """"""""
7868
7869 .. code-block:: text
7870
7871       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
7872       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
7873       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7874       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
7875
7876 Vector Operations
7877 -----------------
7878
7879 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
7880 target-independent manner. These instructions cover the element-access
7881 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
7882 While LLVM does directly support these vector operations, many
7883 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
7884 take full advantage of a specific target.
7885
7886 .. _i_extractelement:
7887
7888 '``extractelement``' Instruction
7889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7890
7891 Syntax:
7892 """""""
7893
7894 ::
7895
7896       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
7897
7898 Overview:
7899 """""""""
7900
7901 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
7902 from a vector at a specified index.
7903
7904 Arguments:
7905 """"""""""
7906
7907 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
7908 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
7909 the position from which to extract the element. The index may be a
7910 variable of any integer type.
7911
7912 Semantics:
7913 """"""""""
7914
7915 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
7916 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
7917 exceeds the length of ``val``, the result is a
7918 :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7919
7920 Example:
7921 """"""""
7922
7923 .. code-block:: text
7924
7925       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
7926
7927 .. _i_insertelement:
7928
7929 '``insertelement``' Instruction
7930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7931
7932 Syntax:
7933 """""""
7934
7935 ::
7936
7937       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
7938
7939 Overview:
7940 """""""""
7941
7942 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
7943 vector at a specified index.
7944
7945 Arguments:
7946 """"""""""
7947
7948 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
7949 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
7950 type must equal the element type of the first operand. The third operand
7951 is an index indicating the position at which to insert the value. The
7952 index may be a variable of any integer type.
7953
7954 Semantics:
7955 """"""""""
7956
7957 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
7958 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
7959 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the result
7960 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7961
7962 Example:
7963 """"""""
7964
7965 .. code-block:: text
7966
7967       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
7968
7969 .. _i_shufflevector:
7970
7971 '``shufflevector``' Instruction
7972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7973
7974 Syntax:
7975 """""""
7976
7977 ::
7978
7979       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
7980
7981 Overview:
7982 """""""""
7983
7984 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
7985 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
7986 the input and length that is the same as the shuffle mask.
7987
7988 Arguments:
7989 """"""""""
7990
7991 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
7992 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
7993 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
7994 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
7995 same as the element type of the first two operands.
7996
7997 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
7998 constant integer or undef values.
7999
8000 Semantics:
8001 """"""""""
8002
8003 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
8004 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
8005 element of the result vector, which element of the two input vectors the
8006 result element gets. If the shuffle mask is undef, the result vector is
8007 undef. If any element of the mask operand is undef, that element of the
8008 result is undef. If the shuffle mask selects an undef element from one
8009 of the input vectors, the resulting element is undef.
8010
8011 Example:
8012 """"""""
8013
8014 .. code-block:: text
8015
8016       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8017                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
8018       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
8019                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
8020       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
8021                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
8022       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8023                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
8024
8025 Aggregate Operations
8026 --------------------
8027
8028 LLVM supports several instructions for working with
8029 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
8030
8031 .. _i_extractvalue:
8032
8033 '``extractvalue``' Instruction
8034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8035
8036 Syntax:
8037 """""""
8038
8039 ::
8040
8041       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
8042
8043 Overview:
8044 """""""""
8045
8046 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
8047 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8048
8049 Arguments:
8050 """"""""""
8051
8052 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
8053 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
8054 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
8055 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
8056
8057 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
8058
8059 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
8060    omitted and assumed to be zero.
8061 -  At least one index must be specified.
8062 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
8063
8064 Semantics:
8065 """"""""""
8066
8067 The result is the value at the position in the aggregate specified by
8068 the index operands.
8069
8070 Example:
8071 """"""""
8072
8073 .. code-block:: text
8074
8075       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
8076
8077 .. _i_insertvalue:
8078
8079 '``insertvalue``' Instruction
8080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8081
8082 Syntax:
8083 """""""
8084
8085 ::
8086
8087       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
8088
8089 Overview:
8090 """""""""
8091
8092 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
8093 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8094
8095 Arguments:
8096 """"""""""
8097
8098 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
8099 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
8100 a first-class value to insert. The following operands are constant
8101 indices indicating the position at which to insert the value in a
8102 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
8103 to insert must have the same type as the value identified by the
8104 indices.
8105
8106 Semantics:
8107 """"""""""
8108
8109 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
8110 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
8111 indices is that of ``elt``.
8112
8113 Example:
8114 """"""""
8115
8116 .. code-block:: llvm
8117
8118       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
8119       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
8120       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
8121
8122 .. _memoryops:
8123
8124 Memory Access and Addressing Operations
8125 ---------------------------------------
8126
8127 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
8128 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
8129 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
8130 memory in LLVM.
8131
8132 .. _i_alloca:
8133
8134 '``alloca``' Instruction
8135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8136
8137 Syntax:
8138 """""""
8139
8140 ::
8141
8142       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
8143
8144 Overview:
8145 """""""""
8146
8147 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
8148 currently executing function, to be automatically released when this
8149 function returns to its caller. The object is always allocated in the
8150 address space for allocas indicated in the datalayout.
8151
8152 Arguments:
8153 """"""""""
8154
8155 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
8156 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
8157 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
8158 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
8159 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
8160 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
8161 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
8162 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
8163 boundary compatible with the type.
8164
8165 '``type``' may be any sized type.
8166
8167 Semantics:
8168 """"""""""
8169
8170 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
8171 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
8172 memory is automatically released when the function returns. The
8173 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
8174 variables that must have an address available. When the function returns
8175 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
8176 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the returned pointer may not
8177 be unique. The order in which memory is allocated (ie., which way the stack
8178 grows) is not specified.
8179
8180 Example:
8181 """"""""
8182
8183 .. code-block:: llvm
8184
8185       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
8186       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
8187       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
8188       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
8189
8190 .. _i_load:
8191
8192 '``load``' Instruction
8193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8194
8195 Syntax:
8196 """""""
8197
8198 ::
8199
8200       <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>]
8201       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
8202       !<index> = !{ i32 1 }
8203       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
8204       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
8205
8206 Overview:
8207 """""""""
8208
8209 The '``load``' instruction is used to read from memory.
8210
8211 Arguments:
8212 """"""""""
8213
8214 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
8215 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
8216 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
8217 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
8218 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
8219 :ref:`volatile operations <volatile>`.
8220
8221 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8222 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8223 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
8224 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8225 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8226 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8227 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8228 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
8229 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8230 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
8231
8232 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8233 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8234 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8235 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8236 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8237 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
8238 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
8239 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
8240 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
8241 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
8242 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
8243 tools, so should not be accessed if the function has the
8244 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
8245
8246 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
8247 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
8248 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
8249 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
8250 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
8251 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
8252 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
8253
8254 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
8255 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8256 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
8257 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
8258 referenced by the load contains the same value at all points in the
8259 program where the memory location is known to be dereferenceable;
8260 otherwise, the behavior is undefined.
8261
8262 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
8263  ``<index>`` corresponding to a metadata node with no entries.
8264  See ``invariant.group`` metadata.
8265
8266 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
8267 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8268 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
8269 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
8270 never be null. If the value is null at runtime, the behavior is undefined.
8271 This is analogous to the ``nonnull`` attribute on parameters and return
8272 values. This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
8273
8274 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
8275 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
8276 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
8277 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
8278 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
8279 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
8280 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
8281 to loads of a pointer type.
8282
8283 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
8284 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
8285 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
8286 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
8287 dereferenceable or null.
8288 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
8289 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
8290 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
8291 to loads of a pointer type.
8292
8293 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
8294 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
8295 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
8296 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
8297 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
8298 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
8299 This metadata can only be applied to loads of a pointer type. If the returned
8300 value is not appropriately aligned at runtime, the behavior is undefined.
8301
8302 Semantics:
8303 """"""""""
8304
8305 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
8306 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
8307 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8308 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
8309 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8310 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
8311 written using a store of the same type.
8312
8313 Examples:
8314 """""""""
8315
8316 .. code-block:: llvm
8317
8318       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8319       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8320       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8321
8322 .. _i_store:
8323
8324 '``store``' Instruction
8325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8326
8327 Syntax:
8328 """""""
8329
8330 ::
8331
8332       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
8333       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
8334
8335 Overview:
8336 """""""""
8337
8338 The '``store``' instruction is used to write to memory.
8339
8340 Arguments:
8341 """"""""""
8342
8343 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
8344 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
8345 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
8346 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8347 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
8348 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
8349 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
8350 structural type <t_opaque>`) can be stored.
8351
8352 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8353 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8354 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
8355 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8356 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8357 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8358 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8359 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
8360 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8361 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
8362
8363 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8364 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8365 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8366 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8367 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8368 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
8369 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
8370 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
8371 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
8372 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
8373 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
8374 races if another thread can access the same address. Introducing a
8375 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
8376 even in situations where a data race is known to not exist if the
8377 function has the ``sanitize_address`` attribute.
8378
8379 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
8380 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
8381 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
8382 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
8383 be reused in the cache. The code generator may select special
8384 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
8385 x86.
8386
8387 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
8388 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
8389
8390 Semantics:
8391 """"""""""
8392
8393 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
8394 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
8395 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
8396 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8397 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
8398 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8399 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
8400 belong to the type, but they will typically be overwritten.
8401
8402 Example:
8403 """"""""
8404
8405 .. code-block:: llvm
8406
8407       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8408       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8409       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8410
8411 .. _i_fence:
8412
8413 '``fence``' Instruction
8414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8415
8416 Syntax:
8417 """""""
8418
8419 ::
8420
8421       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
8422
8423 Overview:
8424 """""""""
8425
8426 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
8427 between operations.
8428
8429 Arguments:
8430 """"""""""
8431
8432 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
8433 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
8434 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
8435
8436 Semantics:
8437 """"""""""
8438
8439 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
8440 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
8441 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
8442 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
8443 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
8444 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
8445 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
8446 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
8447 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
8448 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
8449 *happens-before* edge.
8450
8451 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
8452 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
8453 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
8454
8455 A ``fence`` instruction can also take an optional
8456 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8457
8458 Example:
8459 """"""""
8460
8461 .. code-block:: text
8462
8463       fence acquire                                        ; yields void
8464       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
8465       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
8466
8467 .. _i_cmpxchg:
8468
8469 '``cmpxchg``' Instruction
8470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8471
8472 Syntax:
8473 """""""
8474
8475 ::
8476
8477       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
8478
8479 Overview:
8480 """""""""
8481
8482 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
8483 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
8484 equal, it tries to store a new value into the memory.
8485
8486 Arguments:
8487 """"""""""
8488
8489 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
8490 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
8491 address, and a new value to place at that address if the compared values
8492 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
8493 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
8494 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
8495 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
8496 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
8497 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
8498 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8499
8500 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
8501 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
8502 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
8503 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
8504 ``release`` or ``acq_rel``.
8505
8506 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
8507 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8508
8509 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
8510 equal to the size in memory of the operand.
8511
8512 Semantics:
8513 """"""""""
8514
8515 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
8516 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
8517 written to the location. The original value at the location is returned,
8518 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
8519
8520 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
8521 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
8522 matched.
8523
8524 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
8525 if the value loaded equals ``cmp``.
8526
8527 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
8528 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
8529 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
8530
8531 Example:
8532 """"""""
8533
8534 .. code-block:: llvm
8535
8536     entry:
8537       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
8538       br label %loop
8539
8540     loop:
8541       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
8542       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
8543       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
8544       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
8545       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
8546       br i1 %success, label %done, label %loop
8547
8548     done:
8549       ...
8550
8551 .. _i_atomicrmw:
8552
8553 '``atomicrmw``' Instruction
8554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8555
8556 Syntax:
8557 """""""
8558
8559 ::
8560
8561       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
8562
8563 Overview:
8564 """""""""
8565
8566 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
8567
8568 Arguments:
8569 """"""""""
8570
8571 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
8572 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
8573 operation. The operation must be one of the following keywords:
8574
8575 -  xchg
8576 -  add
8577 -  sub
8578 -  and
8579 -  nand
8580 -  or
8581 -  xor
8582 -  max
8583 -  min
8584 -  umax
8585 -  umin
8586
8587 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
8588 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
8589 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
8590 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
8591 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
8592 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
8593 operations <volatile>`.
8594
8595 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
8596 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8597
8598 Semantics:
8599 """"""""""
8600
8601 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
8602 operand are atomically read, modified, and written back. The original
8603 value at the location is returned. The modification is specified by the
8604 operation argument:
8605
8606 -  xchg: ``*ptr = val``
8607 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
8608 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
8609 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
8610 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
8611 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
8612 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
8613 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8614 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8615 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8616    comparison)
8617 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8618    comparison)
8619
8620 Example:
8621 """"""""
8622
8623 .. code-block:: llvm
8624
8625       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
8626
8627 .. _i_getelementptr:
8628
8629 '``getelementptr``' Instruction
8630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8631
8632 Syntax:
8633 """""""
8634
8635 ::
8636
8637       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8638       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8639       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
8640
8641 Overview:
8642 """""""""
8643
8644 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
8645 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
8646 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
8647 be used to calculate a vector of such addresses.
8648
8649 Arguments:
8650 """"""""""
8651
8652 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
8653 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
8654 base address to start from. The remaining arguments are indices
8655 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
8656 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
8657 into. The first index always indexes the pointer value given as the
8658 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
8659 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
8660 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
8661 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
8662 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
8663 would require loading the pointer before continuing calculation.
8664
8665 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
8666 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
8667 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
8668 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
8669 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
8670 required to be constant. These integers are treated as signed values
8671 where relevant.
8672
8673 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
8674 to LLVM:
8675
8676 .. code-block:: c
8677
8678     struct RT {
8679       char A;
8680       int B[10][20];
8681       char C;
8682     };
8683     struct ST {
8684       int X;
8685       double Y;
8686       struct RT Z;
8687     };
8688
8689     int *foo(struct ST *s) {
8690       return &s[1].Z.B[5][13];
8691     }
8692
8693 The LLVM code generated by Clang is:
8694
8695 .. code-block:: llvm
8696
8697     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
8698     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
8699
8700     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
8701     entry:
8702       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
8703       ret i32* %arrayidx
8704     }
8705
8706 Semantics:
8707 """"""""""
8708
8709 In the example above, the first index is indexing into the
8710 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
8711 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
8712 indexes into the third element of the structure, yielding a
8713 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
8714 structure. The third index indexes into the second element of the
8715 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
8716 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
8717 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
8718 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
8719
8720 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
8721 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
8722 for the given testcase is equivalent to:
8723
8724 .. code-block:: llvm
8725
8726     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
8727       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
8728       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
8729       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
8730       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
8731       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
8732       ret i32* %t5
8733     }
8734
8735 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
8736 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
8737 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
8738 of the addresses that would be formed by successive addition of the
8739 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
8740 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
8741 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
8742 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
8743 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
8744 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
8745 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
8746 of the computations element-wise.
8747
8748 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
8749 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
8750 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
8751 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
8752 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
8753 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
8754 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
8755 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
8756 information.
8757
8758 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
8759 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
8760 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
8761 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
8762 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
8763 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
8764 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
8765 in the case where both operands are in the range of the element selected
8766 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
8767 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
8768 in constant ``getelementptr`` expressions.
8769
8770 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
8771 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
8772
8773 Example:
8774 """"""""
8775
8776 .. code-block:: llvm
8777
8778         ; yields [12 x i8]*:aptr
8779         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
8780         ; yields i8*:vptr
8781         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
8782         ; yields i8*:eptr
8783         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
8784         ; yields i32*:iptr
8785         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
8786
8787 Vector of pointers:
8788 """""""""""""""""""
8789
8790 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
8791 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
8792 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
8793 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
8794
8795 .. code-block:: llvm
8796
8797      ; All arguments are vectors:
8798      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
8799      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
8800
8801      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
8802      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
8803      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
8804
8805      ; Add distinct offsets to the same pointer:
8806      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
8807      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
8808
8809      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
8810
8811 The two following instructions are equivalent:
8812
8813 .. code-block:: llvm
8814
8815      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8816        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
8817        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
8818        <4 x i32> %ind4,
8819        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
8820
8821      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8822        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
8823
8824 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
8825 makes sense:
8826
8827 .. code-block:: c
8828
8829     // Let's assume that we vectorize the following loop:
8830     double *A, *B; int *C;
8831     for (int i = 0; i < size; ++i) {
8832       A[i] = B[C[i]];
8833     }
8834
8835 .. code-block:: llvm
8836
8837     ; get pointers for 8 elements from array B
8838     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
8839     ; load 8 elements from array B into A
8840     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
8841          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
8842
8843 Conversion Operations
8844 ---------------------
8845
8846 The instructions in this category are the conversion instructions
8847 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
8848 various bit conversions on the operand.
8849
8850 .. _i_trunc:
8851
8852 '``trunc .. to``' Instruction
8853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8854
8855 Syntax:
8856 """""""
8857
8858 ::
8859
8860       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8861
8862 Overview:
8863 """""""""
8864
8865 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
8866
8867 Arguments:
8868 """"""""""
8869
8870 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
8871 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
8872 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8873 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
8874 types are not allowed.
8875
8876 Semantics:
8877 """"""""""
8878
8879 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
8880 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
8881 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
8882 It will always truncate bits.
8883
8884 Example:
8885 """"""""
8886
8887 .. code-block:: llvm
8888
8889       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
8890       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
8891       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
8892       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
8893
8894 .. _i_zext:
8895
8896 '``zext .. to``' Instruction
8897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8898
8899 Syntax:
8900 """""""
8901
8902 ::
8903
8904       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8905
8906 Overview:
8907 """""""""
8908
8909 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
8910
8911 Arguments:
8912 """"""""""
8913
8914 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8915 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8916 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8917 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8918
8919 Semantics:
8920 """"""""""
8921
8922 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
8923 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
8924
8925 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
8926
8927 Example:
8928 """"""""
8929
8930 .. code-block:: llvm
8931
8932       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
8933       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
8934       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8935
8936 .. _i_sext:
8937
8938 '``sext .. to``' Instruction
8939 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8940
8941 Syntax:
8942 """""""
8943
8944 ::
8945
8946       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8947
8948 Overview:
8949 """""""""
8950
8951 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
8952
8953 Arguments:
8954 """"""""""
8955
8956 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8957 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8958 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8959 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8960
8961 Semantics:
8962 """"""""""
8963
8964 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
8965 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
8966 of the type ``ty2``.
8967
8968 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
8969
8970 Example:
8971 """"""""
8972
8973 .. code-block:: llvm
8974
8975       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
8976       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
8977       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8978
8979 '``fptrunc .. to``' Instruction
8980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8981
8982 Syntax:
8983 """""""
8984
8985 ::
8986
8987       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8988
8989 Overview:
8990 """""""""
8991
8992 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
8993
8994 Arguments:
8995 """"""""""
8996
8997 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
8998 value to cast and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it to.
8999 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
9000 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
9001
9002 Semantics:
9003 """"""""""
9004
9005 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
9006 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating-point
9007 <t_floating>` type.
9008 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
9009 environment <floatenv>`.
9010
9011 Example:
9012 """"""""
9013
9014 .. code-block:: llvm
9015
9016       %X = fptrunc double 16777217.0 to float    ; yields float:16777216.0
9017       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to half       ; yields half:+infinity
9018
9019 '``fpext .. to``' Instruction
9020 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9021
9022 Syntax:
9023 """""""
9024
9025 ::
9026
9027       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9028
9029 Overview:
9030 """""""""
9031
9032 The '``fpext``' extends a floating-point ``value`` to a larger floating-point
9033 value.
9034
9035 Arguments:
9036 """"""""""
9037
9038 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9039 ``value`` to cast, and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it
9040 to. The source type must be smaller than the destination type.
9041
9042 Semantics:
9043 """"""""""
9044
9045 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
9046 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating-point
9047 <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
9048 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
9049 *no-op cast* for a floating-point cast.
9050
9051 Example:
9052 """"""""
9053
9054 .. code-block:: llvm
9055
9056       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
9057       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
9058
9059 '``fptoui .. to``' Instruction
9060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9061
9062 Syntax:
9063 """""""
9064
9065 ::
9066
9067       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9068
9069 Overview:
9070 """""""""
9071
9072 The '``fptoui``' converts a floating-point ``value`` to its unsigned
9073 integer equivalent of type ``ty2``.
9074
9075 Arguments:
9076 """"""""""
9077
9078 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
9079 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9080 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9081 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9082 type with the same number of elements as ``ty``
9083
9084 Semantics:
9085 """"""""""
9086
9087 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating-point
9088 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9089 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9090 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9091
9092 Example:
9093 """"""""
9094
9095 .. code-block:: llvm
9096
9097       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
9098       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
9099       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
9100
9101 '``fptosi .. to``' Instruction
9102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9103
9104 Syntax:
9105 """""""
9106
9107 ::
9108
9109       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9110
9111 Overview:
9112 """""""""
9113
9114 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating-point <t_floating>`
9115 ``value`` to type ``ty2``.
9116
9117 Arguments:
9118 """"""""""
9119
9120 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
9121 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9122 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9123 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9124 type with the same number of elements as ``ty``
9125
9126 Semantics:
9127 """"""""""
9128
9129 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating-point
9130 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9131 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9132 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9133
9134 Example:
9135 """"""""
9136
9137 .. code-block:: llvm
9138
9139       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
9140       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
9141       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
9142
9143 '``uitofp .. to``' Instruction
9144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9145
9146 Syntax:
9147 """""""
9148
9149 ::
9150
9151       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9152
9153 Overview:
9154 """""""""
9155
9156 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
9157 and converts that value to the ``ty2`` type.
9158
9159 Arguments:
9160 """"""""""
9161
9162 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9163 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9164 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9165 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9166 type with the same number of elements as ``ty``
9167
9168 Semantics:
9169 """"""""""
9170
9171 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
9172 integer quantity and converts it to the corresponding floating-point
9173 value. If the value cannot be exactly represented, it is rounded using
9174 the default rounding mode.
9175
9176
9177 Example:
9178 """"""""
9179
9180 .. code-block:: llvm
9181
9182       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9183       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
9184
9185 '``sitofp .. to``' Instruction
9186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9187
9188 Syntax:
9189 """""""
9190
9191 ::
9192
9193       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9194
9195 Overview:
9196 """""""""
9197
9198 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
9199 converts that value to the ``ty2`` type.
9200
9201 Arguments:
9202 """"""""""
9203
9204 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9205 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9206 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9207 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9208 type with the same number of elements as ``ty``
9209
9210 Semantics:
9211 """"""""""
9212
9213 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
9214 quantity and converts it to the corresponding floating-point value. If the
9215 value cannot be exactly represented, it is rounded using the default rounding
9216 mode.
9217
9218 Example:
9219 """"""""
9220
9221 .. code-block:: llvm
9222
9223       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9224       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
9225
9226 .. _i_ptrtoint:
9227
9228 '``ptrtoint .. to``' Instruction
9229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9230
9231 Syntax:
9232 """""""
9233
9234 ::
9235
9236       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9237
9238 Overview:
9239 """""""""
9240
9241 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
9242 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
9243
9244 Arguments:
9245 """"""""""
9246
9247 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
9248 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
9249 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
9250 a vector of integers type.
9251
9252 Semantics:
9253 """"""""""
9254
9255 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
9256 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
9257 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
9258 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
9259 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
9260 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
9261 change.
9262
9263 Example:
9264 """"""""
9265
9266 .. code-block:: llvm
9267
9268       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
9269       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
9270       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
9271
9272 .. _i_inttoptr:
9273
9274 '``inttoptr .. to``' Instruction
9275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9276
9277 Syntax:
9278 """""""
9279
9280 ::
9281
9282       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9283
9284 Overview:
9285 """""""""
9286
9287 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
9288 pointer type, ``ty2``.
9289
9290 Arguments:
9291 """"""""""
9292
9293 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
9294 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
9295 type.
9296
9297 Semantics:
9298 """"""""""
9299
9300 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
9301 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
9302 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
9303 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
9304 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
9305 nothing is done (*no-op cast*).
9306
9307 Example:
9308 """"""""
9309
9310 .. code-block:: llvm
9311
9312       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
9313       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
9314       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
9315       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
9316
9317 .. _i_bitcast:
9318
9319 '``bitcast .. to``' Instruction
9320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9321
9322 Syntax:
9323 """""""
9324
9325 ::
9326
9327       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9328
9329 Overview:
9330 """""""""
9331
9332 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
9333 changing any bits.
9334
9335 Arguments:
9336 """"""""""
9337
9338 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
9339 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
9340 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
9341 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
9342 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
9343 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
9344 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
9345 long as they have the same size).
9346
9347 Semantics:
9348 """"""""""
9349
9350 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
9351 is always a *no-op cast* because no bits change with this
9352 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
9353 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
9354 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
9355 pointers) types with the same address space through this instruction.
9356 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
9357 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
9358
9359 Example:
9360 """"""""
9361
9362 .. code-block:: text
9363
9364       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
9365       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
9366       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
9367       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
9368
9369 .. _i_addrspacecast:
9370
9371 '``addrspacecast .. to``' Instruction
9372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9373
9374 Syntax:
9375 """""""
9376
9377 ::
9378
9379       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
9380
9381 Overview:
9382 """""""""
9383
9384 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
9385 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
9386
9387 Arguments:
9388 """"""""""
9389
9390 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
9391 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
9392 address space.
9393
9394 Semantics:
9395 """"""""""
9396
9397 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
9398 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
9399 value modification, depending on the target and the address space
9400 pair. Pointer conversions within the same address space must be
9401 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
9402 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
9403 location.
9404
9405 Example:
9406 """"""""
9407
9408 .. code-block:: llvm
9409
9410       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
9411       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
9412       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
9413
9414 .. _otherops:
9415
9416 Other Operations
9417 ----------------
9418
9419 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
9420 which defy better classification.
9421
9422 .. _i_icmp:
9423
9424 '``icmp``' Instruction
9425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9426
9427 Syntax:
9428 """""""
9429
9430 ::
9431
9432       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
9433
9434 Overview:
9435 """""""""
9436
9437 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
9438 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
9439 pointer, or pointer vector operands.
9440
9441 Arguments:
9442 """"""""""
9443
9444 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9445 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9446 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9447
9448 #. ``eq``: equal
9449 #. ``ne``: not equal
9450 #. ``ugt``: unsigned greater than
9451 #. ``uge``: unsigned greater or equal
9452 #. ``ult``: unsigned less than
9453 #. ``ule``: unsigned less or equal
9454 #. ``sgt``: signed greater than
9455 #. ``sge``: signed greater or equal
9456 #. ``slt``: signed less than
9457 #. ``sle``: signed less or equal
9458
9459 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
9460 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
9461 must also be identical types.
9462
9463 Semantics:
9464 """"""""""
9465
9466 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
9467 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
9468 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
9469
9470 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
9471    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9472 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
9473    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9474 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
9475    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
9476 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
9477    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9478 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
9479    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
9480 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
9481    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9482 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9483    if ``op1`` is greater than ``op2``.
9484 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9485    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9486 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9487    if ``op1`` is less than ``op2``.
9488 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9489    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9490
9491 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
9492 are compared as if they were integers.
9493
9494 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
9495 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
9496 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
9497
9498 Example:
9499 """"""""
9500
9501 .. code-block:: text
9502
9503       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
9504       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
9505       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
9506       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
9507       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
9508       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
9509
9510 .. _i_fcmp:
9511
9512 '``fcmp``' Instruction
9513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9514
9515 Syntax:
9516 """""""
9517
9518 ::
9519
9520       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
9521
9522 Overview:
9523 """""""""
9524
9525 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
9526 values based on comparison of its operands.
9527
9528 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
9529 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
9530
9531 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
9532 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
9533 compared.
9534
9535 Arguments:
9536 """"""""""
9537
9538 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9539 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9540 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9541
9542 #. ``false``: no comparison, always returns false
9543 #. ``oeq``: ordered and equal
9544 #. ``ogt``: ordered and greater than
9545 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
9546 #. ``olt``: ordered and less than
9547 #. ``ole``: ordered and less than or equal
9548 #. ``one``: ordered and not equal
9549 #. ``ord``: ordered (no nans)
9550 #. ``ueq``: unordered or equal
9551 #. ``ugt``: unordered or greater than
9552 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
9553 #. ``ult``: unordered or less than
9554 #. ``ule``: unordered or less than or equal
9555 #. ``une``: unordered or not equal
9556 #. ``uno``: unordered (either nans)
9557 #. ``true``: no comparison, always returns true
9558
9559 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
9560 that either operand may be a QNAN.
9561
9562 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating-point
9563 <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating-point type.
9564 They must have identical types.
9565
9566 Semantics:
9567 """"""""""
9568
9569 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
9570 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
9571 vectors are compared element by element. Each comparison performed
9572 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
9573
9574 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
9575 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9576    is equal to ``op2``.
9577 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9578    is greater than ``op2``.
9579 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9580    is greater than or equal to ``op2``.
9581 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9582    is less than ``op2``.
9583 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9584    is less than or equal to ``op2``.
9585 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9586    is not equal to ``op2``.
9587 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
9588 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9589    equal to ``op2``.
9590 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9591    greater than ``op2``.
9592 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9593    greater than or equal to ``op2``.
9594 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9595    less than ``op2``.
9596 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9597    less than or equal to ``op2``.
9598 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9599    not equal to ``op2``.
9600 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
9601 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
9602
9603 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
9604 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9605 otherwise unsafe floating-point optimizations.
9606
9607 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
9608 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
9609 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
9610 ``nnan``, ``ninf``, and ``reassoc``. See :ref:`fastmath` for more information.
9611
9612 Example:
9613 """"""""
9614
9615 .. code-block:: text
9616
9617       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
9618       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9619       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9620       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
9621
9622 .. _i_phi:
9623
9624 '``phi``' Instruction
9625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9626
9627 Syntax:
9628 """""""
9629
9630 ::
9631
9632       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
9633
9634 Overview:
9635 """""""""
9636
9637 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
9638 graph representing the function.
9639
9640 Arguments:
9641 """"""""""
9642
9643 The type of the incoming values is specified with the first type field.
9644 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
9645 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
9646 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
9647 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
9648 label arguments.
9649
9650 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
9651 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
9652 block.
9653
9654 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
9655 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
9656 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
9657 instruction's return value on the same edge).
9658
9659 Semantics:
9660 """"""""""
9661
9662 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
9663 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
9664 executed just prior to the current block.
9665
9666 Example:
9667 """"""""
9668
9669 .. code-block:: llvm
9670
9671     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
9672       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
9673       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
9674       br label %Loop
9675
9676 .. _i_select:
9677
9678 '``select``' Instruction
9679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9680
9681 Syntax:
9682 """""""
9683
9684 ::
9685
9686       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
9687
9688       selty is either i1 or {<N x i1>}
9689
9690 Overview:
9691 """""""""
9692
9693 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
9694 condition, without IR-level branching.
9695
9696 Arguments:
9697 """"""""""
9698
9699 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
9700 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
9701 class <t_firstclass>` type.
9702
9703 Semantics:
9704 """"""""""
9705
9706 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
9707 the first value argument; otherwise, it returns the second value
9708 argument.
9709
9710 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
9711 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
9712
9713 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
9714 same size, then an entire vector is selected.
9715
9716 Example:
9717 """"""""
9718
9719 .. code-block:: llvm
9720
9721       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
9722
9723 .. _i_call:
9724
9725 '``call``' Instruction
9726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9727
9728 Syntax:
9729 """""""
9730
9731 ::
9732
9733       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)]
9734                  [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs] [ operand bundles ]
9735
9736 Overview:
9737 """""""""
9738
9739 The '``call``' instruction represents a simple function call.
9740
9741 Arguments:
9742 """"""""""
9743
9744 This instruction requires several arguments:
9745
9746 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
9747    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
9748    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
9749    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
9750    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
9751
9752    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
9753       recursive cycle in the call graph.
9754    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
9755       forwarded in place.
9756
9757    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
9758    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
9759    varargs from the caller, while ``musttail`` implies that varargs from the
9760    caller are passed to the callee. Calls marked ``musttail`` must obey the
9761    following additional  rules:
9762
9763    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
9764      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
9765    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
9766      produced by the call or void.
9767    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
9768      parameters or return types may differ in pointee type, but not
9769      in address space.
9770    - The calling conventions of the caller and callee must match.
9771    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
9772      returned, and inalloca, must match.
9773    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
9774      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
9775      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
9776
9777    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
9778    the following conditions are met:
9779
9780    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
9781    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
9782       uses value of call or is void).
9783    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
9784       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
9785    -  `Platform-specific constraints are
9786       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
9787
9788 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
9789    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
9790    call optimization from being performed on the call.
9791
9792 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
9793    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9794    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
9795    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
9796
9797 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
9798    convention <callingconv>` the call should use. If none is
9799    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
9800    calling convention of the call must match the calling convention of
9801    the target function, or else the behavior is undefined.
9802 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
9803    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
9804    are valid here.
9805 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
9806    of the called function. If it is not specified, the program address space
9807    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
9808 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
9809    type of the return value. Functions that return no value are marked
9810    ``void``.
9811 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
9812    argument types must match the types implied by this signature. This
9813    type can be omitted if the function is not varargs.
9814 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
9815    be called. In most cases, this is a direct function call, but
9816    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
9817    to function value.
9818 #. '``function args``': argument list whose types match the function
9819    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
9820    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
9821    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
9822    extra arguments can be specified.
9823 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
9824 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
9825
9826 Semantics:
9827 """"""""""
9828
9829 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
9830 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
9831 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
9832 flow continues with the instruction after the function call, and the
9833 return value of the function is bound to the result argument.
9834
9835 Example:
9836 """"""""
9837
9838 .. code-block:: llvm
9839
9840       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
9841       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
9842       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
9843       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
9844       call void %foo(i8 97 signext)
9845
9846       %struct.A = type { i32, i8 }
9847       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
9848       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
9849       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
9850       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
9851       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
9852
9853 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
9854 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
9855 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
9856 This is something we'd like to change in the future to provide better
9857 support for freestanding environments and non-C-based languages.
9858
9859 .. _i_va_arg:
9860
9861 '``va_arg``' Instruction
9862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9863
9864 Syntax:
9865 """""""
9866
9867 ::
9868
9869       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
9870
9871 Overview:
9872 """""""""
9873
9874 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
9875 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
9876 the ``va_arg`` macro in C.
9877
9878 Arguments:
9879 """"""""""
9880
9881 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
9882 argument. It returns a value of the specified argument type and
9883 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
9884 type of ``va_list`` is target specific.
9885
9886 Semantics:
9887 """"""""""
9888
9889 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
9890 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
9891 the next argument. For more information, see the variable argument
9892 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
9893
9894 It is legal for this instruction to be called in a function which does
9895 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
9896 function.
9897
9898 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
9899 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
9900
9901 Example:
9902 """"""""
9903
9904 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
9905
9906 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
9907 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
9908 types on any target.
9909
9910 .. _i_landingpad:
9911
9912 '``landingpad``' Instruction
9913 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9914
9915 Syntax:
9916 """""""
9917
9918 ::
9919
9920       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
9921       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
9922
9923       <clause> := catch <type> <value>
9924       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
9925
9926 Overview:
9927 """""""""
9928
9929 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9930 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9931 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
9932 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
9933 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
9934 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
9935
9936 Arguments:
9937 """"""""""
9938
9939 The optional
9940 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
9941
9942 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
9943 contains the global variable representing the "type" that may be caught
9944 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
9945 clause takes an array constant as its argument. Use
9946 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
9947 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
9948 the ``cleanup`` flag.
9949
9950 Semantics:
9951 """"""""""
9952
9953 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
9954 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
9955 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
9956 calling conventions, how the personality function results are
9957 represented in LLVM IR is target specific.
9958
9959 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
9960 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
9961 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
9962 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9963 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
9964 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
9965 unwinding continues further up the call stack.
9966
9967 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
9968
9969 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
9970    of an '``invoke``' instruction.
9971 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
9972    first non-PHI instruction.
9973 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
9974    pad block.
9975 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
9976    '``landingpad``' instruction.
9977
9978 Example:
9979 """"""""
9980
9981 .. code-block:: llvm
9982
9983       ;; A landing pad which can catch an integer.
9984       %res = landingpad { i8*, i32 }
9985                catch i8** @_ZTIi
9986       ;; A landing pad that is a cleanup.
9987       %res = landingpad { i8*, i32 }
9988                cleanup
9989       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
9990       %res = landingpad { i8*, i32 }
9991                catch i8** @_ZTIi
9992                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
9993
9994 .. _i_catchpad:
9995
9996 '``catchpad``' Instruction
9997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9998
9999 Syntax:
10000 """""""
10001
10002 ::
10003
10004       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
10005
10006 Overview:
10007 """""""""
10008
10009 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10010 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10011 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
10012 control to catch an exception.
10013
10014 Arguments:
10015 """"""""""
10016
10017 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
10018 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
10019 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
10020 terminates in a ``catchswitch``.
10021
10022 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
10023 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
10024 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
10025 the exception.
10026
10027 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
10028 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
10029 pads.
10030
10031 Semantics:
10032 """"""""""
10033
10034 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
10035 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
10036 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
10037 entirely target and personality function-specific.
10038
10039 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
10040 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
10041
10042 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
10043 instructions is described in the
10044 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
10045
10046 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10047 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10048 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10049 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10050
10051 Example:
10052 """"""""
10053
10054 .. code-block:: text
10055
10056     dispatch:
10057       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
10058       ;; A catch block which can catch an integer.
10059     handler0:
10060       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
10061
10062 .. _i_cleanuppad:
10063
10064 '``cleanuppad``' Instruction
10065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10066
10067 Syntax:
10068 """""""
10069
10070 ::
10071
10072       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
10073
10074 Overview:
10075 """""""""
10076
10077 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10078 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10079 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
10080 transfer control to run cleanup actions.
10081 The ``args`` correspond to whatever additional
10082 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
10083 execute the cleanup.
10084 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
10085 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
10086 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
10087 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
10088 this operand may be the token ``none``.
10089
10090 Arguments:
10091 """"""""""
10092
10093 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
10094 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
10095
10096 Semantics:
10097 """"""""""
10098
10099 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10100 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
10101 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
10102 As with calling conventions, how the personality function results are
10103 represented in LLVM IR is target specific.
10104
10105 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
10106
10107 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
10108    an exceptional instruction.
10109 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
10110    first non-PHI instruction.
10111 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
10112    cleanup block.
10113 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
10114    '``cleanuppad``' instruction.
10115
10116 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10117 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10118 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10119 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10120
10121 Example:
10122 """"""""
10123
10124 .. code-block:: text
10125
10126       %tok = cleanuppad within %cs []
10127
10128 .. _intrinsics:
10129
10130 Intrinsic Functions
10131 ===================
10132
10133 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
10134 have well known names and semantics and are required to follow certain
10135 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
10136 for the LLVM language that does not require changing all of the
10137 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
10138 reader/writer, the parser, etc...).
10139
10140 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
10141 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
10142 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
10143 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
10144 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
10145 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
10146 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
10147 are added that they be documented here.
10148
10149 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
10150 represents a family of functions that perform the same operation but on
10151 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
10152 different integer types, overloading is used commonly to allow an
10153 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
10154 argument types or the result type can be overloaded to accept any
10155 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
10156 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
10157 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
10158 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
10159 argument or the result.
10160
10161 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
10162 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
10163 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
10164 whose type is matched against another type do not. For example, the
10165 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
10166 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
10167 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
10168 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
10169 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
10170 type is matched against the return type, it does not require its own
10171 name suffix.
10172
10173 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
10174 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
10175
10176 .. _int_varargs:
10177
10178 Variable Argument Handling Intrinsics
10179 -------------------------------------
10180
10181 Variable argument support is defined in LLVM with the
10182 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
10183 functions. These functions are related to the similarly named macros
10184 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
10185
10186 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
10187 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
10188 does not define what this type is, so all transformations should be
10189 prepared to handle these functions regardless of the type used.
10190
10191 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
10192 variable argument handling intrinsic functions are used.
10193
10194 .. code-block:: llvm
10195
10196     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
10197     ; it is merely an i8*.
10198     %struct.va_list = type { i8* }
10199
10200     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
10201     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
10202
10203     define i32 @test(i32 %X, ...) {
10204       ; Initialize variable argument processing
10205       %ap = alloca %struct.va_list
10206       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
10207       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
10208
10209       ; Read a single integer argument
10210       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
10211
10212       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
10213       %aq = alloca i8*
10214       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
10215       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
10216       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
10217
10218       ; Stop processing of arguments.
10219       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
10220       ret i32 %tmp
10221     }
10222
10223     declare void @llvm.va_start(i8*)
10224     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
10225     declare void @llvm.va_end(i8*)
10226
10227 .. _int_va_start:
10228
10229 '``llvm.va_start``' Intrinsic
10230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10231
10232 Syntax:
10233 """""""
10234
10235 ::
10236
10237       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
10238
10239 Overview:
10240 """""""""
10241
10242 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
10243 subsequent use by ``va_arg``.
10244
10245 Arguments:
10246 """"""""""
10247
10248 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10249
10250 Semantics:
10251 """"""""""
10252
10253 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
10254 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
10255 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
10256 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
10257 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
10258 to know the last argument of the function as the compiler can figure
10259 that out.
10260
10261 '``llvm.va_end``' Intrinsic
10262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10263
10264 Syntax:
10265 """""""
10266
10267 ::
10268
10269       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
10270
10271 Overview:
10272 """""""""
10273
10274 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
10275 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
10276
10277 Arguments:
10278 """"""""""
10279
10280 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
10281
10282 Semantics:
10283 """"""""""
10284
10285 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
10286 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
10287 element to which the argument points. Calls to
10288 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
10289 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
10290 ``llvm.va_end``.
10291
10292 .. _int_va_copy:
10293
10294 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
10295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10296
10297 Syntax:
10298 """""""
10299
10300 ::
10301
10302       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
10303
10304 Overview:
10305 """""""""
10306
10307 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
10308 from the source argument list to the destination argument list.
10309
10310 Arguments:
10311 """"""""""
10312
10313 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10314 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
10315
10316 Semantics:
10317 """"""""""
10318
10319 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
10320 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
10321 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
10322 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
10323 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
10324
10325 Accurate Garbage Collection Intrinsics
10326 --------------------------------------
10327
10328 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
10329 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
10330 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
10331 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
10332
10333 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
10334 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
10335 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
10336 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
10337 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
10338 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
10339
10340 Experimental Statepoint Intrinsics
10341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10342
10343 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
10344 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
10345 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
10346 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
10347 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
10348 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
10349 described in :doc:`Statepoints`.
10350
10351 .. _int_gcroot:
10352
10353 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
10354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10355
10356 Syntax:
10357 """""""
10358
10359 ::
10360
10361       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
10362
10363 Overview:
10364 """""""""
10365
10366 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
10367 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
10368
10369 Arguments:
10370 """"""""""
10371
10372 The first argument specifies the address of a stack object that contains
10373 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
10374 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
10375 root.
10376
10377 Semantics:
10378 """"""""""
10379
10380 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
10381 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
10382 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
10383 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
10384 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
10385
10386 .. _int_gcread:
10387
10388 '``llvm.gcread``' Intrinsic
10389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10390
10391 Syntax:
10392 """""""
10393
10394 ::
10395
10396       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
10397
10398 Overview:
10399 """""""""
10400
10401 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
10402 locations, allowing garbage collector implementations that require read
10403 barriers.
10404
10405 Arguments:
10406 """"""""""
10407
10408 The second argument is the address to read from, which should be an
10409 address allocated from the garbage collector. The first object is a
10410 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
10411 runtime (otherwise null).
10412
10413 Semantics:
10414 """"""""""
10415
10416 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
10417 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10418 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
10419 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10420 algorithm <gc>`.
10421
10422 .. _int_gcwrite:
10423
10424 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
10425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10426
10427 Syntax:
10428 """""""
10429
10430 ::
10431
10432       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
10433
10434 Overview:
10435 """""""""
10436
10437 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
10438 locations, allowing garbage collector implementations that require write
10439 barriers (such as generational or reference counting collectors).
10440
10441 Arguments:
10442 """"""""""
10443
10444 The first argument is the reference to store, the second is the start of
10445 the object to store it to, and the third is the address of the field of
10446 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
10447 object, Obj may be null.
10448
10449 Semantics:
10450 """"""""""
10451
10452 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
10453 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10454 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
10455 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10456 algorithm <gc>`.
10457
10458 Code Generator Intrinsics
10459 -------------------------
10460
10461 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
10462 may only be implemented with code generator support.
10463
10464 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
10465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10466
10467 Syntax:
10468 """""""
10469
10470 ::
10471
10472       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
10473
10474 Overview:
10475 """""""""
10476
10477 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
10478 target-specific value indicating the return address of the current
10479 function or one of its callers.
10480
10481 Arguments:
10482 """"""""""
10483
10484 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10485 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
10486 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10487 value.
10488
10489 Semantics:
10490 """"""""""
10491
10492 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
10493 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
10494 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10495 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10496 used for debugging purposes.
10497
10498 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10499 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10500 of the obvious source-language caller.
10501
10502 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
10503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10504
10505 Syntax:
10506 """""""
10507
10508 ::
10509
10510       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
10511
10512 Overview:
10513 """""""""
10514
10515 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
10516 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
10517 current function is stored.
10518
10519 Semantics:
10520 """"""""""
10521
10522 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10523 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10524 of the obvious source-language caller.
10525
10526 This intrinsic is only implemented for x86 and aarch64.
10527
10528 '``llvm.sponentry``' Intrinsic
10529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10530
10531 Syntax:
10532 """""""
10533
10534 ::
10535
10536       declare i8* @llvm.sponentry()
10537
10538 Overview:
10539 """""""""
10540
10541 The '``llvm.sponentry``' intrinsic returns the stack pointer value at
10542 the entry of the current function calling this intrinsic.
10543
10544 Semantics:
10545 """"""""""
10546
10547 Note this intrinsic is only verified on AArch64.
10548
10549 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
10550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10551
10552 Syntax:
10553 """""""
10554
10555 ::
10556
10557       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
10558
10559 Overview:
10560 """""""""
10561
10562 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
10563 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
10564
10565 Arguments:
10566 """"""""""
10567
10568 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10569 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
10570 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10571 value.
10572
10573 Semantics:
10574 """"""""""
10575
10576 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
10577 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
10578 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10579 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10580 used for debugging purposes.
10581
10582 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10583 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10584 of the obvious source-language caller.
10585
10586 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
10587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10588
10589 Syntax:
10590 """""""
10591
10592 ::
10593
10594       declare void @llvm.localescape(...)
10595       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
10596
10597 Overview:
10598 """""""""
10599
10600 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
10601 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
10602 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
10603 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
10604
10605 Arguments:
10606 """"""""""
10607
10608 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
10609 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
10610 once, and it can only do so from the entry block.
10611
10612 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
10613 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
10614 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
10615 other modules.
10616
10617 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
10618 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
10619 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
10620 pointer in platform-specific ways.
10621
10622 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
10623 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
10624
10625 Semantics:
10626 """"""""""
10627
10628 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
10629 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
10630 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
10631 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
10632 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
10633 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
10634 '``llvm.localrecover``'.
10635
10636 .. _int_read_register:
10637 .. _int_write_register:
10638
10639 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
10640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10641
10642 Syntax:
10643 """""""
10644
10645 ::
10646
10647       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
10648       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
10649       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
10650       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
10651       !0 = !{!"sp\00"}
10652
10653 Overview:
10654 """""""""
10655
10656 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
10657 provides access to the named register. The register must be valid on
10658 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
10659 with the register being read.
10660
10661 Semantics:
10662 """"""""""
10663
10664 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
10665 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
10666 the current value of the register, where possible.
10667
10668 This is useful to implement named register global variables that need
10669 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
10670 bare-metal programs including OS kernels.
10671
10672 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
10673 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
10674 allocatable registers are not supported.
10675
10676 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
10677 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
10678 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
10679 registers.
10680
10681 .. _int_stacksave:
10682
10683 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
10684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10685
10686 Syntax:
10687 """""""
10688
10689 ::
10690
10691       declare i8* @llvm.stacksave()
10692
10693 Overview:
10694 """""""""
10695
10696 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
10697 of the function stack, for use with
10698 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
10699 implementing language features like scoped automatic variable sized
10700 arrays in C99.
10701
10702 Semantics:
10703 """"""""""
10704
10705 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
10706 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
10707 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
10708 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
10709 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
10710 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
10711 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
10712
10713 .. _int_stackrestore:
10714
10715 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
10716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10717
10718 Syntax:
10719 """""""
10720
10721 ::
10722
10723       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
10724
10725 Overview:
10726 """""""""
10727
10728 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
10729 the function stack to the state it was in when the corresponding
10730 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
10731 useful for implementing language features like scoped automatic variable
10732 sized arrays in C99.
10733
10734 Semantics:
10735 """"""""""
10736
10737 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
10738
10739 .. _int_get_dynamic_area_offset:
10740
10741 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
10742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10743
10744 Syntax:
10745 """""""
10746
10747 ::
10748
10749       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
10750       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
10751
10752 Overview:
10753 """""""""
10754
10755       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
10756       get the offset from native stack pointer to the address of the most
10757       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
10758       intendend for use in combination with
10759       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
10760       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
10761       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
10762
10763 Semantics:
10764 """"""""""
10765
10766       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
10767       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
10768       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
10769       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
10770       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
10771       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
10772       one past the end of the most recent dynamic alloca.
10773
10774       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10775       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
10776       compile-time-known constant value.
10777
10778       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10779       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
10780
10781 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
10782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10783
10784 Syntax:
10785 """""""
10786
10787 ::
10788
10789       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
10790
10791 Overview:
10792 """""""""
10793
10794 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
10795 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
10796 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
10797 its performance characteristics.
10798
10799 Arguments:
10800 """"""""""
10801
10802 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
10803 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
10804 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
10805 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
10806 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
10807 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
10808 arguments must be constant integers.
10809
10810 Semantics:
10811 """"""""""
10812
10813 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
10814 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
10815 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
10816 the processor cache for better performance.
10817
10818 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
10819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10820
10821 Syntax:
10822 """""""
10823
10824 ::
10825
10826       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
10827
10828 Overview:
10829 """""""""
10830
10831 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
10832 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
10833 method is target specific, but it is expected that the marker will use
10834 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
10835 guarantees that it will remain with any specific instruction after
10836 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
10837 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
10838 allow correlations of simulation runs.
10839
10840 Arguments:
10841 """"""""""
10842
10843 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
10844
10845 Semantics:
10846 """"""""""
10847
10848 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
10849 that do not support this intrinsic may ignore it.
10850
10851 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
10852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10853
10854 Syntax:
10855 """""""
10856
10857 ::
10858
10859       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
10860
10861 Overview:
10862 """""""""
10863
10864 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
10865 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
10866 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
10867 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
10868 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
10869 timings.
10870
10871 Semantics:
10872 """"""""""
10873
10874 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
10875 memory. Implementations are allowed to either return a application
10876 specific value or a system wide value. On backends without support, this
10877 is lowered to a constant 0.
10878
10879 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
10880 running at and the host platform.
10881
10882 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
10883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10884
10885 Syntax:
10886 """""""
10887
10888 ::
10889
10890       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
10891
10892 Overview:
10893 """""""""
10894
10895 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
10896 in the specified range to the execution unit of the processor. On
10897 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
10898 flushes the instruction cache.
10899
10900 Semantics:
10901 """"""""""
10902
10903 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
10904 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
10905 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
10906 instructions or a system call, if cache flushing requires special
10907 privileges.
10908
10909 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
10910 time library.
10911
10912 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
10913 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
10914
10915 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
10916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10917
10918 Syntax:
10919 """""""
10920
10921 ::
10922
10923       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
10924                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
10925
10926 Overview:
10927 """""""""
10928
10929 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
10930 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
10931 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
10932 program at runtime.
10933
10934 Arguments:
10935 """"""""""
10936
10937 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10938 name of the entity being instrumented. This should generally be the
10939 (mangled) function name for a set of counters.
10940
10941 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10942 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
10943 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
10944 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
10945 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
10946
10947 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
10948 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
10949
10950 Semantics:
10951 """"""""""
10952
10953 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
10954 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
10955 structures and the code to increment the appropriate value, in a
10956 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
10957 the ``llvm-profdata`` tool.
10958
10959 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
10960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10961
10962 Syntax:
10963 """""""
10964
10965 ::
10966
10967       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
10968                                                   i32 <num-counters>,
10969                                                   i32 <index>, i64 <step>)
10970
10971 Overview:
10972 """""""""
10973
10974 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
10975 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
10976 argument to specify the step of the increment.
10977
10978 Arguments:
10979 """"""""""
10980 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
10981 intrinsic.
10982
10983 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
10984
10985 Semantics:
10986 """"""""""
10987 See description of '``llvm.instrprof.increment``' instrinsic.
10988
10989
10990 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
10991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10992
10993 Syntax:
10994 """""""
10995
10996 ::
10997
10998       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
10999                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
11000                                                  i32 <index>)
11001
11002 Overview:
11003 """""""""
11004
11005 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
11006 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
11007 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
11008 instrumented expressions take in a program at runtime.
11009
11010 Arguments:
11011 """"""""""
11012
11013 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11014 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
11015 (mangled) function name for a set of counters.
11016
11017 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11018 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
11019 is an error if ``hash`` differs between two instances of
11020 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
11021
11022 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
11023 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
11024 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
11025 supported value profiling kinds are enumerated through the
11026 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
11027 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
11028 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
11029
11030 Semantics:
11031 """"""""""
11032
11033 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
11034 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
11035 pass will generate the appropriate data structures and replace the
11036 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
11037 runtime library with proper arguments.
11038
11039 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
11040 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11041
11042 Syntax:
11043 """""""
11044
11045 ::
11046
11047       declare i8* @llvm.thread.pointer()
11048
11049 Overview:
11050 """""""""
11051
11052 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
11053 pointer.
11054
11055 Semantics:
11056 """"""""""
11057
11058 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
11059 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
11060 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
11061 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
11062 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
11063 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
11064 this intrinsic.
11065
11066 Standard C Library Intrinsics
11067 -----------------------------
11068
11069 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
11070 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
11071 information about the alignment of the pointer arguments to the code
11072 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
11073
11074 .. _int_memcpy:
11075
11076 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
11077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11078
11079 Syntax:
11080 """""""
11081
11082 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
11083 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
11084 support all bit widths however.
11085
11086 ::
11087
11088       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11089                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11090       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11091                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11092
11093 Overview:
11094 """""""""
11095
11096 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11097 source location to the destination location.
11098
11099 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
11100 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
11101 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
11102
11103 Arguments:
11104 """"""""""
11105
11106 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11107 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11108 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11109 boolean indicating a volatile access.
11110
11111 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11112 for the first and second arguments.
11113
11114 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
11115 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11116 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11117
11118 Semantics:
11119 """"""""""
11120
11121 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11122 source location to the destination location, which are not allowed to
11123 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
11124 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
11125 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
11126
11127 .. _int_memmove:
11128
11129 '``llvm.memmove``' Intrinsic
11130 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11131
11132 Syntax:
11133 """""""
11134
11135 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
11136 bit width and for different address space. Not all targets support all
11137 bit widths however.
11138
11139 ::
11140
11141       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11142                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11143       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11144                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11145
11146 Overview:
11147 """""""""
11148
11149 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
11150 source location to the destination location. It is similar to the
11151 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
11152 overlap.
11153
11154 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
11155 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
11156 argument and the pointers can be in specified address spaces.
11157
11158 Arguments:
11159 """"""""""
11160
11161 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11162 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11163 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11164 boolean indicating a volatile access.
11165
11166 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11167 for the first and second arguments.
11168
11169 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
11170 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
11171 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11172
11173 Semantics:
11174 """"""""""
11175
11176 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11177 source location to the destination location, which may overlap. It
11178 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
11179 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
11180 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
11181
11182 .. _int_memset:
11183
11184 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
11185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11186
11187 Syntax:
11188 """""""
11189
11190 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
11191 bit width and for different address spaces. However, not all targets
11192 support all bit widths.
11193
11194 ::
11195
11196       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
11197                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11198       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
11199                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11200
11201 Overview:
11202 """""""""
11203
11204 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
11205 particular byte value.
11206
11207 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
11208 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
11209 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
11210
11211 Arguments:
11212 """"""""""
11213
11214 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
11215 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
11216 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
11217 is a boolean indicating a volatile access.
11218
11219 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11220 for the first arguments.
11221
11222 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
11223 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11224 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11225
11226 Semantics:
11227 """"""""""
11228
11229 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
11230 at the destination location.
11231
11232 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
11233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11234
11235 Syntax:
11236 """""""
11237
11238 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
11239 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11240 all types however.
11241
11242 ::
11243
11244       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
11245       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
11246       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
11247       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
11248       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11249
11250 Overview:
11251 """""""""
11252
11253 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
11254
11255 Arguments:
11256 """"""""""
11257
11258 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11259
11260 Semantics:
11261 """"""""""
11262
11263 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
11264 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
11265 matches a conforming libm implementation.
11266
11267 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11268 using a less accurate calculation.
11269
11270 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
11271 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11272
11273 Syntax:
11274 """""""
11275
11276 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
11277 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11278 all types however.
11279
11280 ::
11281
11282       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
11283       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
11284       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
11285       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
11286       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
11287
11288 Overview:
11289 """""""""
11290
11291 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11292 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
11293 multiplications is not defined. When a vector of floating-point type is
11294 used, the second argument remains a scalar integer value.
11295
11296 Arguments:
11297 """"""""""
11298
11299 The second argument is an integer power, and the first is a value to
11300 raise to that power.
11301
11302 Semantics:
11303 """"""""""
11304
11305 This function returns the first value raised to the second power with an
11306 unspecified sequence of rounding operations.
11307
11308 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
11309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11310
11311 Syntax:
11312 """""""
11313
11314 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
11315 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11316 all types however.
11317
11318 ::
11319
11320       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
11321       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
11322       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
11323       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
11324       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11325
11326 Overview:
11327 """""""""
11328
11329 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
11330
11331 Arguments:
11332 """"""""""
11333
11334 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11335
11336 Semantics:
11337 """"""""""
11338
11339 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
11340 trapping or setting ``errno``.
11341
11342 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11343 using a less accurate calculation.
11344
11345 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
11346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11347
11348 Syntax:
11349 """""""
11350
11351 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
11352 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11353 all types however.
11354
11355 ::
11356
11357       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
11358       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
11359       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
11360       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
11361       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11362
11363 Overview:
11364 """""""""
11365
11366 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
11367
11368 Arguments:
11369 """"""""""
11370
11371 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11372
11373 Semantics:
11374 """"""""""
11375
11376 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
11377 trapping or setting ``errno``.
11378
11379 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11380 using a less accurate calculation.
11381
11382 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
11383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11384
11385 Syntax:
11386 """""""
11387
11388 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
11389 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11390 all types however.
11391
11392 ::
11393
11394       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
11395       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
11396       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
11397       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
11398       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
11399
11400 Overview:
11401 """""""""
11402
11403 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11404 specified (positive or negative) power.
11405
11406 Arguments:
11407 """"""""""
11408
11409 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11410
11411 Semantics:
11412 """"""""""
11413
11414 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
11415 trapping or setting ``errno``.
11416
11417 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11418 using a less accurate calculation.
11419
11420 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
11421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11422
11423 Syntax:
11424 """""""
11425
11426 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
11427 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11428 all types however.
11429
11430 ::
11431
11432       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
11433       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
11434       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
11435       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
11436       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11437
11438 Overview:
11439 """""""""
11440
11441 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
11442 value.
11443
11444 Arguments:
11445 """"""""""
11446
11447 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11448
11449 Semantics:
11450 """"""""""
11451
11452 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
11453 trapping or setting ``errno``.
11454
11455 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11456 using a less accurate calculation.
11457
11458 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
11459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11460
11461 Syntax:
11462 """""""
11463
11464 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
11465 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11466 all types however.
11467
11468 ::
11469
11470       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
11471       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
11472       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
11473       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
11474       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11475
11476 Overview:
11477 """""""""
11478
11479 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
11480 specified value.
11481
11482 Arguments:
11483 """"""""""
11484
11485 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11486
11487 Semantics:
11488 """"""""""
11489
11490 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
11491 trapping or setting ``errno``.
11492
11493 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11494 using a less accurate calculation.
11495
11496 '``llvm.log.*``' Intrinsic
11497 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11498
11499 Syntax:
11500 """""""
11501
11502 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
11503 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11504 all types however.
11505
11506 ::
11507
11508       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
11509       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
11510       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
11511       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
11512       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11513
11514 Overview:
11515 """""""""
11516
11517 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
11518 value.
11519
11520 Arguments:
11521 """"""""""
11522
11523 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11524
11525 Semantics:
11526 """"""""""
11527
11528 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
11529 trapping or setting ``errno``.
11530
11531 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11532 using a less accurate calculation.
11533
11534 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
11535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11536
11537 Syntax:
11538 """""""
11539
11540 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
11541 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11542 all types however.
11543
11544 ::
11545
11546       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
11547       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
11548       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
11549       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
11550       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11551
11552 Overview:
11553 """""""""
11554
11555 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
11556 specified value.
11557
11558 Arguments:
11559 """"""""""
11560
11561 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11562
11563 Semantics:
11564 """"""""""
11565
11566 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
11567 trapping or setting ``errno``.
11568
11569 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11570 using a less accurate calculation.
11571
11572 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
11573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11574
11575 Syntax:
11576 """""""
11577
11578 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
11579 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11580 all types however.
11581
11582 ::
11583
11584       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
11585       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
11586       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
11587       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
11588       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11589
11590 Overview:
11591 """""""""
11592
11593 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
11594 value.
11595
11596 Arguments:
11597 """"""""""
11598
11599 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11600
11601 Semantics:
11602 """"""""""
11603
11604 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
11605 trapping or setting ``errno``.
11606
11607 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11608 using a less accurate calculation.
11609
11610 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
11611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11612
11613 Syntax:
11614 """""""
11615
11616 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
11617 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11618 all types however.
11619
11620 ::
11621
11622       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
11623       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
11624       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
11625       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
11626       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
11627
11628 Overview:
11629 """""""""
11630
11631 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
11632
11633 Arguments:
11634 """"""""""
11635
11636 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11637
11638 Semantics:
11639 """"""""""
11640
11641 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
11642 trapping or setting ``errno``.
11643
11644 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11645 using a less accurate calculation.
11646
11647 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
11648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11649
11650 Syntax:
11651 """""""
11652
11653 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
11654 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11655 all types however.
11656
11657 ::
11658
11659       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
11660       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
11661       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
11662       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
11663       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11664
11665 Overview:
11666 """""""""
11667
11668 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
11669 operand.
11670
11671 Arguments:
11672 """"""""""
11673
11674 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11675 type.
11676
11677 Semantics:
11678 """"""""""
11679
11680 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
11681 would, and handles error conditions in the same way.
11682
11683 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
11684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11685
11686 Syntax:
11687 """""""
11688
11689 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
11690 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11691 all types however.
11692
11693 ::
11694
11695       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
11696       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11697       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11698       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11699       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11700
11701 Overview:
11702 """""""""
11703
11704 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
11705 arguments.
11706
11707
11708 Arguments:
11709 """"""""""
11710
11711 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11712 type.
11713
11714 Semantics:
11715 """"""""""
11716
11717 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, except for handling of
11718 signaling NaNs. This match's the behavior of libm's fmin.
11719
11720 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11721 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
11722 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
11723 equal to both operands. This means that fmin(+/-0.0, +/-0.0) could
11724 return either -0.0 or 0.0.
11725
11726 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
11727 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
11728 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
11729 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
11730 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
11731 ``llvm.canonicalize``).
11732
11733
11734 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
11735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11736
11737 Syntax:
11738 """""""
11739
11740 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
11741 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11742 all types however.
11743
11744 ::
11745
11746       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
11747       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11748       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
11749       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11750       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
11751
11752 Overview:
11753 """""""""
11754
11755 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
11756 arguments.
11757
11758
11759 Arguments:
11760 """"""""""
11761
11762 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11763 type.
11764
11765 Semantics:
11766 """"""""""
11767 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum except for the handling of
11768 signaling NaNs. This matches the behavior of libm's fmax.
11769
11770 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11771 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
11772 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
11773 equal to both operands. This means that fmax(+/-0.0, +/-0.0) could
11774 return either -0.0 or 0.0.
11775
11776 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
11777 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
11778 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
11779 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
11780 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
11781 ``llvm.canonicalize``).
11782
11783 '``llvm.minimum.*``' Intrinsic
11784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11785
11786 Syntax:
11787 """""""
11788
11789 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minimum`` on any
11790 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11791 all types however.
11792
11793 ::
11794
11795       declare float     @llvm.minimum.f32(float %Val0, float %Val1)
11796       declare double    @llvm.minimum.f64(double %Val0, double %Val1)
11797       declare x86_fp80  @llvm.minimum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11798       declare fp128     @llvm.minimum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11799       declare ppc_fp128 @llvm.minimum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11800
11801 Overview:
11802 """""""""
11803
11804 The '``llvm.minimum.*``' intrinsics return the minimum of the two
11805 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
11806
11807
11808 Arguments:
11809 """"""""""
11810
11811 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11812 type.
11813
11814 Semantics:
11815 """"""""""
11816 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the lesser
11817 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
11818 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
11819 IEEE 754-2018.
11820
11821 '``llvm.maximum.*``' Intrinsic
11822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11823
11824 Syntax:
11825 """""""
11826
11827 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maximum`` on any
11828 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11829 all types however.
11830
11831 ::
11832
11833       declare float     @llvm.maximum.f32(float %Val0, float %Val1)
11834       declare double    @llvm.maximum.f64(double %Val0, double %Val1)
11835       declare x86_fp80  @llvm.maximum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11836       declare fp128     @llvm.maximum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11837       declare ppc_fp128 @llvm.maximum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11838
11839 Overview:
11840 """""""""
11841
11842 The '``llvm.maximum.*``' intrinsics return the maximum of the two
11843 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
11844
11845
11846 Arguments:
11847 """"""""""
11848
11849 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11850 type.
11851
11852 Semantics:
11853 """"""""""
11854 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the greater
11855 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
11856 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
11857 IEEE 754-2018.
11858
11859 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
11860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11861
11862 Syntax:
11863 """""""
11864
11865 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
11866 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11867 all types however.
11868
11869 ::
11870
11871       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
11872       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
11873       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
11874       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
11875       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
11876
11877 Overview:
11878 """""""""
11879
11880 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
11881 first operand and the sign of the second operand.
11882
11883 Arguments:
11884 """"""""""
11885
11886 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11887 type.
11888
11889 Semantics:
11890 """"""""""
11891
11892 This function returns the same values as the libm ``copysign``
11893 functions would, and handles error conditions in the same way.
11894
11895 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
11896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11897
11898 Syntax:
11899 """""""
11900
11901 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
11902 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11903 all types however.
11904
11905 ::
11906
11907       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
11908       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
11909       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
11910       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
11911       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11912
11913 Overview:
11914 """""""""
11915
11916 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
11917
11918 Arguments:
11919 """"""""""
11920
11921 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11922 type.
11923
11924 Semantics:
11925 """"""""""
11926
11927 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
11928 would, and handles error conditions in the same way.
11929
11930 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
11931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11932
11933 Syntax:
11934 """""""
11935
11936 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
11937 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11938 all types however.
11939
11940 ::
11941
11942       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
11943       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
11944       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
11945       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
11946       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11947
11948 Overview:
11949 """""""""
11950
11951 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
11952
11953 Arguments:
11954 """"""""""
11955
11956 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11957 type.
11958
11959 Semantics:
11960 """"""""""
11961
11962 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
11963 would, and handles error conditions in the same way.
11964
11965 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
11966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11967
11968 Syntax:
11969 """""""
11970
11971 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
11972 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11973 all types however.
11974
11975 ::
11976
11977       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
11978       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
11979       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
11980       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
11981       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11982
11983 Overview:
11984 """""""""
11985
11986 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11987 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
11988
11989 Arguments:
11990 """"""""""
11991
11992 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11993 type.
11994
11995 Semantics:
11996 """"""""""
11997
11998 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
11999 would, and handles error conditions in the same way.
12000
12001 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
12002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12003
12004 Syntax:
12005 """""""
12006
12007 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
12008 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12009 all types however.
12010
12011 ::
12012
12013       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
12014       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
12015       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
12016       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
12017       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12018
12019 Overview:
12020 """""""""
12021
12022 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12023 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
12024 operand isn't an integer.
12025
12026 Arguments:
12027 """"""""""
12028
12029 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12030 type.
12031
12032 Semantics:
12033 """"""""""
12034
12035 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
12036 would, and handles error conditions in the same way.
12037
12038 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
12039 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12040
12041 Syntax:
12042 """""""
12043
12044 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
12045 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12046 all types however.
12047
12048 ::
12049
12050       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
12051       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
12052       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
12053       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
12054       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12055
12056 Overview:
12057 """""""""
12058
12059 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12060 nearest integer.
12061
12062 Arguments:
12063 """"""""""
12064
12065 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12066 type.
12067
12068 Semantics:
12069 """"""""""
12070
12071 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
12072 functions would, and handles error conditions in the same way.
12073
12074 '``llvm.round.*``' Intrinsic
12075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12076
12077 Syntax:
12078 """""""
12079
12080 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
12081 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12082 all types however.
12083
12084 ::
12085
12086       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
12087       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
12088       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
12089       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
12090       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12091
12092 Overview:
12093 """""""""
12094
12095 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12096 nearest integer.
12097
12098 Arguments:
12099 """"""""""
12100
12101 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12102 type.
12103
12104 Semantics:
12105 """"""""""
12106
12107 This function returns the same values as the libm ``round``
12108 functions would, and handles error conditions in the same way.
12109
12110 Bit Manipulation Intrinsics
12111 ---------------------------
12112
12113 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
12114 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
12115
12116 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
12117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12118
12119 Syntax:
12120 """""""
12121
12122 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
12123 integer type.
12124
12125 ::
12126
12127       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
12128       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
12129       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
12130
12131 Overview:
12132 """""""""
12133
12134 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
12135 bitpattern of an integer value; for example ``0b10110110`` becomes
12136 ``0b01101101``.
12137
12138 Semantics:
12139 """"""""""
12140
12141 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
12142 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
12143
12144 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
12145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12146
12147 Syntax:
12148 """""""
12149
12150 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
12151 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
12152
12153 ::
12154
12155       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
12156       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
12157       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
12158
12159 Overview:
12160 """""""""
12161
12162 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
12163 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
12164 These are useful for performing operations on data that is not in the
12165 target's native byte order.
12166
12167 Semantics:
12168 """"""""""
12169
12170 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
12171 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
12172 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
12173 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
12174 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
12175 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
12176 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
12177 respectively).
12178
12179 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
12180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12181
12182 Syntax:
12183 """""""
12184
12185 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
12186 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
12187 support all bit widths or vector types, however.
12188
12189 ::
12190
12191       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
12192       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
12193       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
12194       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
12195       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
12196       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
12197
12198 Overview:
12199 """""""""
12200
12201 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
12202 in a value.
12203
12204 Arguments:
12205 """"""""""
12206
12207 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
12208 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
12209 match the argument type.
12210
12211 Semantics:
12212 """"""""""
12213
12214 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
12215 each element of a vector.
12216
12217 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
12218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12219
12220 Syntax:
12221 """""""
12222
12223 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
12224 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
12225 targets support all bit widths or vector types, however.
12226
12227 ::
12228
12229       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12230       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12231       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12232       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12233       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12234       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12235
12236 Overview:
12237 """""""""
12238
12239 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
12240 leading zeros in a variable.
12241
12242 Arguments:
12243 """"""""""
12244
12245 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12246 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12247 type must match the first argument type.
12248
12249 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12250 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12251 defined result. Historically some architectures did not provide a
12252 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12253 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12254
12255 Semantics:
12256 """"""""""
12257
12258 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
12259 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
12260 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
12261 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12262 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
12263
12264 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
12265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12266
12267 Syntax:
12268 """""""
12269
12270 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
12271 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
12272 support all bit widths or vector types, however.
12273
12274 ::
12275
12276       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12277       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12278       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12279       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12280       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12281       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12282
12283 Overview:
12284 """""""""
12285
12286 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
12287 trailing zeros.
12288
12289 Arguments:
12290 """"""""""
12291
12292 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12293 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12294 type must match the first argument type.
12295
12296 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12297 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12298 defined result. Historically some architectures did not provide a
12299 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12300 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12301
12302 Semantics:
12303 """"""""""
12304
12305 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
12306 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
12307 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
12308 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12309 ``llvm.cttz(2) = 1``.
12310
12311 .. _int_overflow:
12312
12313 '``llvm.fshl.*``' Intrinsic
12314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12315
12316 Syntax:
12317 """""""
12318
12319 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshl`` on any
12320 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12321 support all bit widths or vector types, however.
12322
12323 ::
12324
12325       declare i8  @llvm.fshl.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12326       declare i67 @llvm.fshl.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12327       declare <2 x i32> @llvm.fshl.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12328
12329 Overview:
12330 """""""""
12331
12332 The '``llvm.fshl``' family of intrinsic functions performs a funnel shift left:
12333 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12334 bits of the wide value), the combined value is shifted left, and the most
12335 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
12336 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
12337 to a rotate left operation. For vector types, the operation occurs for each
12338 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
12339 modulo the element size of the arguments.
12340
12341 Arguments:
12342 """"""""""
12343
12344 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12345 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12346 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12347 have the same type.
12348
12349 Example:
12350 """"""""
12351
12352 .. code-block:: text
12353
12354       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: msb_extract((concat(x, y) << (z % 8)), 8)
12355       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 128 (0b10000000)
12356       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 120 (0b01111000)
12357       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 0   (0b00000000)
12358
12359 '``llvm.fshr.*``' Intrinsic
12360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12361
12362 Syntax:
12363 """""""
12364
12365 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshr`` on any
12366 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12367 support all bit widths or vector types, however.
12368
12369 ::
12370
12371       declare i8  @llvm.fshr.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12372       declare i67 @llvm.fshr.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12373       declare <2 x i32> @llvm.fshr.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12374
12375 Overview:
12376 """""""""
12377
12378 The '``llvm.fshr``' family of intrinsic functions performs a funnel shift right:
12379 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12380 bits of the wide value), the combined value is shifted right, and the least
12381 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
12382 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
12383 to a rotate right operation. For vector types, the operation occurs for each
12384 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
12385 modulo the element size of the arguments.
12386
12387 Arguments:
12388 """"""""""
12389
12390 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12391 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12392 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12393 have the same type.
12394
12395 Example:
12396 """"""""
12397
12398 .. code-block:: text
12399
12400       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: lsb_extract((concat(x, y) >> (z % 8)), 8)
12401       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 254 (0b11111110)
12402       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 225 (0b11100001)
12403       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 255 (0b11111111)
12404
12405 Arithmetic with Overflow Intrinsics
12406 -----------------------------------
12407
12408 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
12409
12410 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
12411 element of this struct contains the result of the corresponding
12412 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
12413 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
12414 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
12415 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
12416 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
12417
12418 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
12419 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
12420 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
12421 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
12422 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
12423 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
12424 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
12425
12426 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
12427 values.
12428
12429 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
12430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12431
12432 Syntax:
12433 """""""
12434
12435 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
12436 on any integer bit width.
12437
12438 ::
12439
12440       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12441       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12442       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12443
12444 Overview:
12445 """""""""
12446
12447 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12448 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
12449 occurred during the signed summation.
12450
12451 Arguments:
12452 """"""""""
12453
12454 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12455 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12456 bit width. The second element of the result structure must be of type
12457 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12458 addition.
12459
12460 Semantics:
12461 """"""""""
12462
12463 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12464 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
12465 first element of which is the signed summation, and the second element
12466 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
12467 overflow.
12468
12469 Examples:
12470 """""""""
12471
12472 .. code-block:: llvm
12473
12474       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12475       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12476       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12477       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12478
12479 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
12480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12481
12482 Syntax:
12483 """""""
12484
12485 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
12486 on any integer bit width.
12487
12488 ::
12489
12490       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12491       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12492       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12493
12494 Overview:
12495 """""""""
12496
12497 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12498 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
12499 occurred during the unsigned summation.
12500
12501 Arguments:
12502 """"""""""
12503
12504 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12505 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12506 bit width. The second element of the result structure must be of type
12507 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12508 addition.
12509
12510 Semantics:
12511 """"""""""
12512
12513 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12514 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
12515 first element of which is the sum, and the second element of which is a
12516 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
12517
12518 Examples:
12519 """""""""
12520
12521 .. code-block:: llvm
12522
12523       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12524       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12525       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12526       br i1 %obit, label %carry, label %normal
12527
12528 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
12529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12530
12531 Syntax:
12532 """""""
12533
12534 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
12535 on any integer bit width.
12536
12537 ::
12538
12539       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12540       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12541       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12542
12543 Overview:
12544 """""""""
12545
12546 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12547 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
12548 overflow occurred during the signed subtraction.
12549
12550 Arguments:
12551 """"""""""
12552
12553 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12554 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12555 bit width. The second element of the result structure must be of type
12556 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12557 subtraction.
12558
12559 Semantics:
12560 """"""""""
12561
12562 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12563 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
12564 first element of which is the subtraction, and the second element of
12565 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
12566 overflow.
12567
12568 Examples:
12569 """""""""
12570
12571 .. code-block:: llvm
12572
12573       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12574       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12575       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12576       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12577
12578 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
12579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12580
12581 Syntax:
12582 """""""
12583
12584 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
12585 on any integer bit width.
12586
12587 ::
12588
12589       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12590       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12591       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12592
12593 Overview:
12594 """""""""
12595
12596 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12597 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
12598 overflow occurred during the unsigned subtraction.
12599
12600 Arguments:
12601 """"""""""
12602
12603 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12604 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12605 bit width. The second element of the result structure must be of type
12606 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12607 subtraction.
12608
12609 Semantics:
12610 """"""""""
12611
12612 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12613 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
12614 the first element of which is the subtraction, and the second element of
12615 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
12616 overflow.
12617
12618 Examples:
12619 """""""""
12620
12621 .. code-block:: llvm
12622
12623       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12624       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12625       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12626       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12627
12628 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
12629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12630
12631 Syntax:
12632 """""""
12633
12634 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
12635 on any integer bit width.
12636
12637 ::
12638
12639       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12640       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12641       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12642
12643 Overview:
12644 """""""""
12645
12646 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12647 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
12648 overflow occurred during the signed multiplication.
12649
12650 Arguments:
12651 """"""""""
12652
12653 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12654 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12655 bit width. The second element of the result structure must be of type
12656 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12657 multiplication.
12658
12659 Semantics:
12660 """"""""""
12661
12662 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12663 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
12664 the first element of which is the multiplication, and the second element
12665 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
12666 overflow.
12667
12668 Examples:
12669 """""""""
12670
12671 .. code-block:: llvm
12672
12673       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12674       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12675       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12676       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12677
12678 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
12679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12680
12681 Syntax:
12682 """""""
12683
12684 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
12685 on any integer bit width.
12686
12687 ::
12688
12689       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12690       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12691       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12692
12693 Overview:
12694 """""""""
12695
12696 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12697 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
12698 overflow occurred during the unsigned multiplication.
12699
12700 Arguments:
12701 """"""""""
12702
12703 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12704 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12705 bit width. The second element of the result structure must be of type
12706 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12707 multiplication.
12708
12709 Semantics:
12710 """"""""""
12711
12712 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12713 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
12714 the first element of which is the multiplication, and the second
12715 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
12716 resulted in an overflow.
12717
12718 Examples:
12719 """""""""
12720
12721 .. code-block:: llvm
12722
12723       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12724       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12725       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12726       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12727
12728 Saturation Arithmetic Intrinsics
12729 ---------------------------------
12730
12731 Saturation arithmetic is a version of arithmetic in which operations are
12732 limited to a fixed range between a minimum and maximum value. If the result of
12733 an operation is greater than the maximum value, the result is set (or
12734 "clamped") to this maximum. If it is below the minimum, it is clamped to this
12735 minimum.
12736
12737
12738 '``llvm.sadd.sat.*``' Intrinsics
12739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12740
12741 Syntax
12742 """""""
12743
12744 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.sat``
12745 on any integer bit width or vectors of integers.
12746
12747 ::
12748
12749       declare i16 @llvm.sadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
12750       declare i32 @llvm.sadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
12751       declare i64 @llvm.sadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
12752       declare <4 x i32> @llvm.sadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
12753
12754 Overview
12755 """""""""
12756
12757 The '``llvm.sadd.sat``' family of intrinsic functions perform signed
12758 saturation addition on the 2 arguments.
12759
12760 Arguments
12761 """"""""""
12762
12763 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
12764 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
12765 values that will undergo signed addition.
12766
12767 Semantics:
12768 """"""""""
12769
12770 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
12771 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
12772 smallest signed value representable by this bit width.
12773
12774
12775 Examples
12776 """""""""
12777
12778 .. code-block:: llvm
12779
12780       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
12781       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 7
12782       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 2)  ; %res = -2
12783       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 -5)  ; %res = -8
12784
12785
12786 '``llvm.uadd.sat.*``' Intrinsics
12787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12788
12789 Syntax
12790 """""""
12791
12792 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.sat``
12793 on any integer bit width or vectors of integers.
12794
12795 ::
12796
12797       declare i16 @llvm.uadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
12798       declare i32 @llvm.uadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
12799       declare i64 @llvm.uadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
12800       declare <4 x i32> @llvm.uadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
12801
12802 Overview
12803 """""""""
12804
12805 The '``llvm.uadd.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
12806 saturation addition on the 2 arguments.
12807
12808 Arguments
12809 """"""""""
12810
12811 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
12812 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
12813 values that will undergo unsigned addition.
12814
12815 Semantics:
12816 """"""""""
12817
12818 The maximum value this operation can clamp to is the largest unsigned value
12819 representable by the bit width of the arguments. Because this is an unsigned
12820 operation, the result will never saturate towards zero.
12821
12822
12823 Examples
12824 """""""""
12825
12826 .. code-block:: llvm
12827
12828       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
12829       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 11
12830       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 8, i4 8)  ; %res = 15
12831
12832
12833 '``llvm.ssub.sat.*``' Intrinsics
12834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12835
12836 Syntax
12837 """""""
12838
12839 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.sat``
12840 on any integer bit width or vectors of integers.
12841
12842 ::
12843
12844       declare i16 @llvm.ssub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
12845       declare i32 @llvm.ssub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
12846       declare i64 @llvm.ssub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
12847       declare <4 x i32> @llvm.ssub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
12848
12849 Overview
12850 """""""""
12851
12852 The '``llvm.ssub.sat``' family of intrinsic functions perform signed
12853 saturation subtraction on the 2 arguments.
12854
12855 Arguments
12856 """"""""""
12857
12858 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
12859 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
12860 values that will undergo signed subtraction.
12861
12862 Semantics:
12863 """"""""""
12864
12865 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
12866 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
12867 smallest signed value representable by this bit width.
12868
12869
12870 Examples
12871 """""""""
12872
12873 .. code-block:: llvm
12874
12875       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
12876       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = -4
12877       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 -4, i4 5)  ; %res = -8
12878       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 4, i4 -5)  ; %res = 7
12879
12880
12881 '``llvm.usub.sat.*``' Intrinsics
12882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12883
12884 Syntax
12885 """""""
12886
12887 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.sat``
12888 on any integer bit width or vectors of integers.
12889
12890 ::
12891
12892       declare i16 @llvm.usub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
12893       declare i32 @llvm.usub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
12894       declare i64 @llvm.usub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
12895       declare <4 x i32> @llvm.usub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
12896
12897 Overview
12898 """""""""
12899
12900 The '``llvm.usub.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
12901 saturation subtraction on the 2 arguments.
12902
12903 Arguments
12904 """"""""""
12905
12906 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
12907 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
12908 values that will undergo unsigned subtraction.
12909
12910 Semantics:
12911 """"""""""
12912
12913 The minimum value this operation can clamp to is 0, which is the smallest
12914 unsigned value representable by the bit width of the unsigned arguments.
12915 Because this is an unsigned operation, the result will never saturate towards
12916 the largest possible value representable by this bit width.
12917
12918
12919 Examples
12920 """""""""
12921
12922 .. code-block:: llvm
12923
12924       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
12925       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = 0
12926
12927
12928 Fixed Point Arithmetic Intrinsics
12929 ---------------------------------
12930
12931 A fixed point number represents a real data type for a number that has a fixed
12932 number of digits after a radix point (equivalent to the decimal point '.').
12933 The number of digits after the radix point is referred as the ``scale``. These
12934 are useful for representing fractional values to a specific precision. The
12935 following intrinsics perform fixed point arithmetic operations on 2 operands
12936 of the same scale, specified as the third argument.
12937
12938
12939 '``llvm.smul.fix.*``' Intrinsics
12940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12941
12942 Syntax
12943 """""""
12944
12945 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.fix``
12946 on any integer bit width or vectors of integers.
12947
12948 ::
12949
12950       declare i16 @llvm.smul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
12951       declare i32 @llvm.smul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
12952       declare i64 @llvm.smul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
12953       declare <4 x i32> @llvm.smul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
12954
12955 Overview
12956 """""""""
12957
12958 The '``llvm.smul.fix``' family of intrinsic functions perform signed
12959 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
12960
12961 Arguments
12962 """"""""""
12963
12964 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
12965 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
12966 values that will undergo signed fixed point multiplication. The argument
12967 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
12968 integer.
12969
12970 Semantics:
12971 """"""""""
12972
12973 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
12974 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
12975 in the third argument.
12976
12977 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
12978 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
12979 direction is unspecified.
12980
12981 It is undefined behavior if the source value does not fit within the range of
12982 the fixed point type.
12983
12984
12985 Examples
12986 """""""""
12987
12988 .. code-block:: llvm
12989
12990       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
12991       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
12992       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -2, i32 1)  ; %res = -3 (1.5 x -1 = -1.5)
12993
12994       ; The result in the following could be rounded up to -2 or down to -2.5
12995       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -3, i32 1)  ; %res = -5 (or -4) (1.5 x -1.5 = -2.25)
12996
12997
12998 Specialised Arithmetic Intrinsics
12999 ---------------------------------
13000
13001 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
13002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13003
13004 Syntax:
13005 """""""
13006
13007 ::
13008
13009       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
13010       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
13011
13012 Overview:
13013 """""""""
13014
13015 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
13016 encoding of a floating-point number. This canonicalization is useful for
13017 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
13018 defined by IEEE-754-2008 to be:
13019
13020 ::
13021
13022       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
13023       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
13024       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
13025
13026 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
13027 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
13028 according to section 6.2.
13029
13030 Examples of non-canonical encodings:
13031
13032 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
13033   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
13034 - Many normal decimal floating-point numbers have non-canonical alternative
13035   encodings.
13036 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
13037   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
13038   a zero of the same sign by this operation.
13039
13040 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
13041 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
13042 quiet NaN result.
13043
13044 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
13045 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
13046 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
13047 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
13048
13049 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
13050
13051 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
13052 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
13053   to ``(x == y)``
13054
13055 Additionally, the sign of zero must be conserved:
13056 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
13057
13058 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
13059 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
13060 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
13061 usual methods.
13062
13063 The canonicalization operation may be optimized away if:
13064
13065 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
13066   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
13067 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
13068   operations. That is, the bits of the floating-point value are not examined.
13069
13070 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
13071 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13072
13073 Syntax:
13074 """""""
13075
13076 ::
13077
13078       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
13079       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
13080
13081 Overview:
13082 """""""""
13083
13084 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
13085 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
13086 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
13087 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
13088 and add instructions.
13089
13090 Arguments:
13091 """"""""""
13092
13093 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
13094 multiplicands, a and b, and an addend c.
13095
13096 Semantics:
13097 """"""""""
13098
13099 The expression:
13100
13101 ::
13102
13103       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
13104
13105 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
13106 not be performed between the multiplication and addition steps if the
13107 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
13108 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
13109 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
13110 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
13111
13112 Examples:
13113 """""""""
13114
13115 .. code-block:: llvm
13116
13117       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
13118
13119
13120 Experimental Vector Reduction Intrinsics
13121 ----------------------------------------
13122
13123 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
13124 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
13125 respective operation across all elements of the vector, returning a single
13126 scalar result of the same element type.
13127
13128
13129 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
13130 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13131
13132 Syntax:
13133 """""""
13134
13135 ::
13136
13137       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13138       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
13139
13140 Overview:
13141 """""""""
13142
13143 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
13144 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13145 the element-type of the vector input.
13146
13147 Arguments:
13148 """"""""""
13149 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13150
13151 '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' Intrinsic
13152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13153
13154 Syntax:
13155 """""""
13156
13157 ::
13158
13159       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
13160       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
13161
13162 Overview:
13163 """""""""
13164
13165 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' intrinsics do a floating-point
13166 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13167 matches the element-type of the vector input.
13168
13169 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
13170 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
13171 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
13172 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
13173
13174
13175 Arguments:
13176 """"""""""
13177 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
13178 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
13179 when fast-math flags are used.
13180
13181 The second argument must be a vector of floating-point values.
13182
13183 Examples:
13184 """""""""
13185
13186 .. code-block:: llvm
13187
13188       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
13189       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
13190
13191
13192 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
13193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13194
13195 Syntax:
13196 """""""
13197
13198 ::
13199
13200       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13201       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
13202
13203 Overview:
13204 """""""""
13205
13206 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
13207 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13208 the element-type of the vector input.
13209
13210 Arguments:
13211 """"""""""
13212 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13213
13214 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' Intrinsic
13215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13216
13217 Syntax:
13218 """""""
13219
13220 ::
13221
13222       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
13223       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
13224
13225 Overview:
13226 """""""""
13227
13228 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' intrinsics do a floating-point
13229 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13230 matches the element-type of the vector input.
13231
13232 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
13233 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
13234 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
13235 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
13236
13237
13238 Arguments:
13239 """"""""""
13240 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
13241 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
13242 when fast-math flags are used.
13243
13244 The second argument must be a vector of floating-point values.
13245
13246 Examples:
13247 """""""""
13248
13249 .. code-block:: llvm
13250
13251       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
13252       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
13253
13254 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
13255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13256
13257 Syntax:
13258 """""""
13259
13260 ::
13261
13262       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13263
13264 Overview:
13265 """""""""
13266
13267 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
13268 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13269 the element-type of the vector input.
13270
13271 Arguments:
13272 """"""""""
13273 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13274
13275 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
13276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13277
13278 Syntax:
13279 """""""
13280
13281 ::
13282
13283       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13284
13285 Overview:
13286 """""""""
13287
13288 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
13289 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
13290 element-type of the vector input.
13291
13292 Arguments:
13293 """"""""""
13294 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13295
13296 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
13297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13298
13299 Syntax:
13300 """""""
13301
13302 ::
13303
13304       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13305
13306 Overview:
13307 """""""""
13308
13309 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
13310 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13311 the element-type of the vector input.
13312
13313 Arguments:
13314 """"""""""
13315 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13316
13317 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
13318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13319
13320 Syntax:
13321 """""""
13322
13323 ::
13324
13325       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13326
13327 Overview:
13328 """""""""
13329
13330 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
13331 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13332 matches the element-type of the vector input.
13333
13334 Arguments:
13335 """"""""""
13336 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13337
13338 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
13339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13340
13341 Syntax:
13342 """""""
13343
13344 ::
13345
13346       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13347
13348 Overview:
13349 """""""""
13350
13351 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
13352 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13353 matches the element-type of the vector input.
13354
13355 Arguments:
13356 """"""""""
13357 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13358
13359 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
13360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13361
13362 Syntax:
13363 """""""
13364
13365 ::
13366
13367       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13368
13369 Overview:
13370 """""""""
13371
13372 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
13373 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
13374 return type matches the element-type of the vector input.
13375
13376 Arguments:
13377 """"""""""
13378 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13379
13380 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
13381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13382
13383 Syntax:
13384 """""""
13385
13386 ::
13387
13388       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13389
13390 Overview:
13391 """""""""
13392
13393 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
13394 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
13395 return type matches the element-type of the vector input.
13396
13397 Arguments:
13398 """"""""""
13399 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13400
13401 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
13402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13403
13404 Syntax:
13405 """""""
13406
13407 ::
13408
13409       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f32.v4f32(<4 x float> %a)
13410       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f64.v2f64(<2 x double> %a)
13411
13412 Overview:
13413 """""""""
13414
13415 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating-point
13416 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13417 matches the element-type of the vector input.
13418
13419 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
13420 assume that NaNs are not present in the input vector.
13421
13422 Arguments:
13423 """"""""""
13424 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
13425
13426 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
13427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13428
13429 Syntax:
13430 """""""
13431
13432 ::
13433
13434       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f32.v4f32(<4 x float> %a)
13435       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f64.v2f64(<2 x double> %a)
13436
13437 Overview:
13438 """""""""
13439
13440 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating-point
13441 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13442 matches the element-type of the vector input.
13443
13444 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
13445 assume that NaNs are not present in the input vector.
13446
13447 Arguments:
13448 """"""""""
13449 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
13450
13451 Half Precision Floating-Point Intrinsics
13452 ----------------------------------------
13453
13454 For most target platforms, half precision floating-point is a
13455 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
13456 but does not support computation in the format.
13457
13458 This means that code must first load the half-precision floating-point
13459 value as an i16, then convert it to float with
13460 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
13461 then be performed on the float value (including extending to double
13462 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
13463 if needed, then converted to i16 with
13464 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
13465 i16 value.
13466
13467 .. _int_convert_to_fp16:
13468
13469 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
13470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13471
13472 Syntax:
13473 """""""
13474
13475 ::
13476
13477       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
13478       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
13479
13480 Overview:
13481 """""""""
13482
13483 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
13484 conventional floating-point type to half precision floating-point format.
13485
13486 Arguments:
13487 """"""""""
13488
13489 The intrinsic function contains single argument - the value to be
13490 converted.
13491
13492 Semantics:
13493 """"""""""
13494
13495 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
13496 conventional floating-point format to half precision floating-point format. The
13497 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
13498
13499 Examples:
13500 """""""""
13501
13502 .. code-block:: llvm
13503
13504       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
13505       store i16 %res, i16* @x, align 2
13506
13507 .. _int_convert_from_fp16:
13508
13509 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
13510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13511
13512 Syntax:
13513 """""""
13514
13515 ::
13516
13517       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
13518       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
13519
13520 Overview:
13521 """""""""
13522
13523 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
13524 conversion from half precision floating-point format to single precision
13525 floating-point format.
13526
13527 Arguments:
13528 """"""""""
13529
13530 The intrinsic function contains single argument - the value to be
13531 converted.
13532
13533 Semantics:
13534 """"""""""
13535
13536 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
13537 conversion from half single precision floating-point format to single
13538 precision floating-point format. The input half-float value is
13539 represented by an ``i16`` value.
13540
13541 Examples:
13542 """""""""
13543
13544 .. code-block:: llvm
13545
13546       %a = load i16, i16* @x, align 2
13547       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
13548
13549 .. _dbg_intrinsics:
13550
13551 Debugger Intrinsics
13552 -------------------
13553
13554 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
13555 prefix), are described in the `LLVM Source Level
13556 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
13557 document.
13558
13559 Exception Handling Intrinsics
13560 -----------------------------
13561
13562 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
13563 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
13564 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
13565
13566 .. _int_trampoline:
13567
13568 Trampoline Intrinsics
13569 ---------------------
13570
13571 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
13572 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
13573 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
13574 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
13575 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
13576 stack, which also contains code to splice the nest value into the
13577 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
13578 extension.
13579
13580 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
13581 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
13582 It can be created as follows:
13583
13584 .. code-block:: llvm
13585
13586       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
13587       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
13588       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
13589       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
13590       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
13591
13592 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
13593 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
13594
13595 .. _int_it:
13596
13597 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
13598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13599
13600 Syntax:
13601 """""""
13602
13603 ::
13604
13605       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
13606
13607 Overview:
13608 """""""""
13609
13610 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
13611 turning it into a trampoline.
13612
13613 Arguments:
13614 """"""""""
13615
13616 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
13617 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
13618 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
13619 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
13620 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
13621 front-end that generates this intrinsic needs to have some
13622 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
13623 bitcast to an ``i8*``.
13624
13625 Semantics:
13626 """"""""""
13627
13628 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
13629 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
13630 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
13631 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
13632 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
13633 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
13634 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
13635 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
13636 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
13637 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
13638 modified, then the effect of any later call to the returned function
13639 pointer is undefined.
13640
13641 .. _int_at:
13642
13643 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
13644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13645
13646 Syntax:
13647 """""""
13648
13649 ::
13650
13651       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
13652
13653 Overview:
13654 """""""""
13655
13656 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
13657 a trampoline (passed as ``tramp``).
13658
13659 Arguments:
13660 """"""""""
13661
13662 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
13663 code filled in by a previous call to
13664 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
13665
13666 Semantics:
13667 """"""""""
13668
13669 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
13670 different than the address where the trampoline is actually stored. This
13671 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
13672 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
13673 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
13674
13675 .. _int_mload_mstore:
13676
13677 Masked Vector Load and Store Intrinsics
13678 ---------------------------------------
13679
13680 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.
13681
13682 .. _int_mload:
13683
13684 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
13685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13686
13687 Syntax:
13688 """""""
13689 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
13690
13691 ::
13692
13693       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
13694       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
13695       ;; The data is a vector of pointers to double
13696       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
13697       ;; The data is a vector of function pointers
13698       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>)
13699
13700 Overview:
13701 """""""""
13702
13703 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.
13704
13705
13706 Arguments:
13707 """"""""""
13708
13709 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.
13710
13711
13712 Semantics:
13713 """"""""""
13714
13715 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.
13716 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.
13717
13718
13719 ::
13720
13721        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
13722
13723        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
13724        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
13725        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
13726
13727 .. _int_mstore:
13728
13729 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
13730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13731
13732 Syntax:
13733 """""""
13734 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
13735
13736 ::
13737
13738        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
13739        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
13740        ;; The data is a vector of pointers to double
13741        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
13742        ;; The data is a vector of function pointers
13743        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
13744
13745 Overview:
13746 """""""""
13747
13748 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.
13749
13750 Arguments:
13751 """"""""""
13752
13753 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.
13754
13755
13756 Semantics:
13757 """"""""""
13758
13759 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.
13760 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.
13761
13762 ::
13763
13764        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
13765
13766        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
13767        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
13768        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
13769        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
13770
13771
13772 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
13773 -------------------------------------------
13774
13775 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.
13776
13777 .. _int_mgather:
13778
13779 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
13780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13781
13782 Syntax:
13783 """""""
13784 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.
13785
13786 ::
13787
13788       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
13789       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>)
13790       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
13791
13792 Overview:
13793 """""""""
13794
13795 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.
13796
13797
13798 Arguments:
13799 """"""""""
13800
13801 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.
13802
13803
13804 Semantics:
13805 """"""""""
13806
13807 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.
13808 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.
13809
13810
13811 ::
13812
13813        %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)
13814
13815        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
13816        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
13817        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
13818        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
13819        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
13820
13821        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
13822        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
13823        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
13824        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
13825
13826        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
13827        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
13828        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
13829        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
13830
13831 .. _int_mscatter:
13832
13833 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
13834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13835
13836 Syntax:
13837 """""""
13838 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.
13839
13840 ::
13841
13842        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
13843        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
13844        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
13845
13846 Overview:
13847 """""""""
13848
13849 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.
13850
13851 Arguments:
13852 """"""""""
13853
13854 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.
13855
13856
13857 Semantics:
13858 """"""""""
13859
13860 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.
13861
13862 ::
13863
13864        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
13865        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
13866
13867        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
13868        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
13869        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
13870        ..
13871        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
13872        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
13873        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
13874        ..
13875        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
13876        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
13877        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
13878        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
13879        ..
13880        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
13881
13882
13883 Masked Vector Expanding Load and Compressing Store Intrinsics
13884 -------------------------------------------------------------
13885
13886 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>`.
13887
13888 .. _int_expandload:
13889
13890 '``llvm.masked.expandload.*``' Intrinsics
13891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13892
13893 Syntax:
13894 """""""
13895 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.
13896
13897 ::
13898
13899       declare <16 x float>  @llvm.masked.expandload.v16f32 (float* <ptr>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
13900       declare <2 x i64>     @llvm.masked.expandload.v2i64 (i64* <ptr>, <2 x i1>  <mask>, <2 x i64> <passthru>)
13901
13902 Overview:
13903 """""""""
13904
13905 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.
13906
13907
13908 Arguments:
13909 """"""""""
13910
13911 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.
13912
13913 Semantics:
13914 """"""""""
13915
13916 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:
13917
13918 .. code-block:: c
13919
13920     // In this loop we load from B and spread the elements into array A.
13921     double *A, B; int *C;
13922     for (int i = 0; i < size; ++i) {
13923       if (C[i] != 0)
13924         A[i] = B[j++];
13925     }
13926
13927
13928 .. code-block:: llvm
13929
13930     ; Load several elements from array B and expand them in a vector.
13931     ; The number of loaded elements is equal to the number of '1' elements in the Mask.
13932     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.expandload.v8f64(double* %Bptr, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
13933     ; Store the result in A
13934     call void @llvm.masked.store.v8f64.p0v8f64(<8 x double> %Tmp, <8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask)
13935
13936     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
13937     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
13938     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
13939     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
13940     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
13941
13942
13943 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of conditional scalar load operations and shuffles.
13944 If all mask elements are '1', the intrinsic behavior is equivalent to the regular unmasked vector load.
13945
13946 .. _int_compressstore:
13947
13948 '``llvm.masked.compressstore.*``' Intrinsics
13949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13950
13951 Syntax:
13952 """""""
13953 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.
13954
13955 ::
13956
13957       declare void @llvm.masked.compressstore.v8i32  (<8  x i32>   <value>, i32*   <ptr>, <8  x i1> <mask>)
13958       declare void @llvm.masked.compressstore.v16f32 (<16 x float> <value>, float* <ptr>, <16 x i1> <mask>)
13959
13960 Overview:
13961 """""""""
13962
13963 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.
13964
13965 Arguments:
13966 """"""""""
13967
13968 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.
13969
13970
13971 Semantics:
13972 """"""""""
13973
13974 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:
13975
13976 .. code-block:: c
13977
13978     // In this loop we load elements from A and store them consecutively in B
13979     double *A, B; int *C;
13980     for (int i = 0; i < size; ++i) {
13981       if (C[i] != 0)
13982         B[j++] = A[i]
13983     }
13984
13985
13986 .. code-block:: llvm
13987
13988     ; Load elements from A.
13989     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.load.v8f64.p0v8f64(<8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
13990     ; Store all selected elements consecutively in array B
13991     call <void> @llvm.masked.compressstore.v8f64(<8 x double> %Tmp, double* %Bptr, <8 x i1> %Mask)
13992
13993     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
13994     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
13995     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
13996     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
13997     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
13998
13999
14000 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
14001
14002
14003 Memory Use Markers
14004 ------------------
14005
14006 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
14007 memory objects and ranges where variables are immutable.
14008
14009 .. _int_lifestart:
14010
14011 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
14012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14013
14014 Syntax:
14015 """""""
14016
14017 ::
14018
14019       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14020
14021 Overview:
14022 """""""""
14023
14024 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
14025 object's lifetime.
14026
14027 Arguments:
14028 """"""""""
14029
14030 The first argument is a constant integer representing the size of the
14031 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14032 to the object.
14033
14034 Semantics:
14035 """"""""""
14036
14037 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
14038 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
14039 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
14040 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
14041
14042 .. _int_lifeend:
14043
14044 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
14045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14046
14047 Syntax:
14048 """""""
14049
14050 ::
14051
14052       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14053
14054 Overview:
14055 """""""""
14056
14057 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
14058 object's lifetime.
14059
14060 Arguments:
14061 """"""""""
14062
14063 The first argument is a constant integer representing the size of the
14064 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14065 to the object.
14066
14067 Semantics:
14068 """"""""""
14069
14070 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
14071 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
14072 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
14073 object following this intrinsic may be removed as dead.
14074
14075 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
14076 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14077
14078 Syntax:
14079 """""""
14080 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
14081
14082 ::
14083
14084       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14085
14086 Overview:
14087 """""""""
14088
14089 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
14090 a memory object will not change.
14091
14092 Arguments:
14093 """"""""""
14094
14095 The first argument is a constant integer representing the size of the
14096 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14097 to the object.
14098
14099 Semantics:
14100 """"""""""
14101
14102 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
14103 the return value, the referenced memory location is constant and
14104 unchanging.
14105
14106 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
14107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14108
14109 Syntax:
14110 """""""
14111 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
14112
14113 ::
14114
14115       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14116
14117 Overview:
14118 """""""""
14119
14120 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
14121 memory object are mutable.
14122
14123 Arguments:
14124 """"""""""
14125
14126 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
14127 The second argument is a constant integer representing the size of the
14128 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
14129 pointer to the object.
14130
14131 Semantics:
14132 """"""""""
14133
14134 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
14135
14136 '``llvm.launder.invariant.group``' Intrinsic
14137 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14138
14139 Syntax:
14140 """""""
14141 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
14142 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
14143 argument.
14144
14145 ::
14146
14147       declare i8* @llvm.launder.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
14148
14149 Overview:
14150 """""""""
14151
14152 The '``llvm.launder.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
14153 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new
14154 pointer value that carries fresh invariant group information. It is an
14155 experimental intrinsic, which means that its semantics might change in the
14156 future.
14157
14158
14159 Arguments:
14160 """"""""""
14161
14162 The ``llvm.launder.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
14163 to the memory.
14164
14165 Semantics:
14166 """"""""""
14167
14168 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
14169 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
14170 It does not read any accessible memory and the execution can be speculated.
14171
14172 '``llvm.strip.invariant.group``' Intrinsic
14173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14174
14175 Syntax:
14176 """""""
14177 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
14178 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
14179 argument.
14180
14181 ::
14182
14183       declare i8* @llvm.strip.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
14184
14185 Overview:
14186 """""""""
14187
14188 The '``llvm.strip.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
14189 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new pointer
14190 value that does not carry the invariant information. It is an experimental
14191 intrinsic, which means that its semantics might change in the future.
14192
14193
14194 Arguments:
14195 """"""""""
14196
14197 The ``llvm.strip.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
14198 to the memory.
14199
14200 Semantics:
14201 """"""""""
14202
14203 Returns another pointer that aliases its argument but which has no associated
14204 ``invariant.group`` metadata.
14205 It does not read any memory and can be speculated.
14206
14207
14208
14209 .. _constrainedfp:
14210
14211 Constrained Floating-Point Intrinsics
14212 -------------------------------------
14213
14214 These intrinsics are used to provide special handling of floating-point
14215 operations when specific rounding mode or floating-point exception behavior is
14216 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
14217 round-to-nearest and that floating-point exceptions will not be monitored.
14218 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
14219 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
14220 optimize FP code when the default behavior is used.
14221
14222 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating-point operation.  The
14223 first two arguments and the return value are the same as the corresponding FP
14224 operation.
14225
14226 The third argument is a metadata argument specifying the rounding mode to be
14227 assumed. This argument must be one of the following strings:
14228
14229 ::
14230
14231       "round.dynamic"
14232       "round.tonearest"
14233       "round.downward"
14234       "round.upward"
14235       "round.towardzero"
14236
14237 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
14238 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
14239 depend on rounding mode may be performed in this case.
14240
14241 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
14242 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
14243 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
14244 with the specified rounding mode.
14245
14246 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
14247 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
14248 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
14249 transformation is legal for all other rounding modes.
14250
14251 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
14252 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
14253 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
14254 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
14255 runtime results in undefined behavior.
14256
14257 The fourth argument to the constrained floating-point intrinsics specifies the
14258 required exception behavior.  This argument must be one of the following
14259 strings:
14260
14261 ::
14262
14263       "fpexcept.ignore"
14264       "fpexcept.maytrap"
14265       "fpexcept.strict"
14266
14267 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
14268 exception status flags will not be read and that floating-point exceptions will
14269 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
14270 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
14271 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
14272 other possible values of this argument.
14273
14274 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
14275 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
14276 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
14277 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
14278 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
14279 folding.
14280
14281 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
14282 strictly preserve the floating-point exception semantics of the original code.
14283 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
14284 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
14285 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
14286 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
14287 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
14288 unmasks FP exceptions.
14289
14290 The number and order of floating-point exceptions is NOT guaranteed.  For
14291 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
14292 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
14293 time.
14294
14295
14296 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
14297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14298
14299 Syntax:
14300 """""""
14301
14302 ::
14303
14304       declare <type>
14305       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
14306                                           metadata <rounding mode>,
14307                                           metadata <exception behavior>)
14308
14309 Overview:
14310 """""""""
14311
14312 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
14313 two operands.
14314
14315
14316 Arguments:
14317 """"""""""
14318
14319 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
14320 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14321 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14322
14323 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14324 behavior as described above.
14325
14326 Semantics:
14327 """"""""""
14328
14329 The value produced is the floating-point sum of the two value operands and has
14330 the same type as the operands.
14331
14332
14333 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
14334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14335
14336 Syntax:
14337 """""""
14338
14339 ::
14340
14341       declare <type>
14342       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
14343                                           metadata <rounding mode>,
14344                                           metadata <exception behavior>)
14345
14346 Overview:
14347 """""""""
14348
14349 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
14350 of its two operands.
14351
14352
14353 Arguments:
14354 """"""""""
14355
14356 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
14357 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14358 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14359
14360 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14361 behavior as described above.
14362
14363 Semantics:
14364 """"""""""
14365
14366 The value produced is the floating-point difference of the two value operands
14367 and has the same type as the operands.
14368
14369
14370 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
14371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14372
14373 Syntax:
14374 """""""
14375
14376 ::
14377
14378       declare <type>
14379       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
14380                                           metadata <rounding mode>,
14381                                           metadata <exception behavior>)
14382
14383 Overview:
14384 """""""""
14385
14386 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
14387 its two operands.
14388
14389
14390 Arguments:
14391 """"""""""
14392
14393 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
14394 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14395 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14396
14397 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14398 behavior as described above.
14399
14400 Semantics:
14401 """"""""""
14402
14403 The value produced is the floating-point product of the two value operands and
14404 has the same type as the operands.
14405
14406
14407 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
14408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14409
14410 Syntax:
14411 """""""
14412
14413 ::
14414
14415       declare <type>
14416       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
14417                                           metadata <rounding mode>,
14418                                           metadata <exception behavior>)
14419
14420 Overview:
14421 """""""""
14422
14423 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
14424 its two operands.
14425
14426
14427 Arguments:
14428 """"""""""
14429
14430 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
14431 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14432 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14433
14434 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14435 behavior as described above.
14436
14437 Semantics:
14438 """"""""""
14439
14440 The value produced is the floating-point quotient of the two value operands and
14441 has the same type as the operands.
14442
14443
14444 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
14445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14446
14447 Syntax:
14448 """""""
14449
14450 ::
14451
14452       declare <type>
14453       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
14454                                           metadata <rounding mode>,
14455                                           metadata <exception behavior>)
14456
14457 Overview:
14458 """""""""
14459
14460 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
14461 from the division of its two operands.
14462
14463
14464 Arguments:
14465 """"""""""
14466
14467 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
14468 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14469 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14470
14471 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14472 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
14473 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
14474 consistency with the other constrained floating-point intrinsics.
14475
14476 Semantics:
14477 """"""""""
14478
14479 The value produced is the floating-point remainder from the division of the two
14480 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
14481 same sign as the dividend.
14482
14483 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
14484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14485
14486 Syntax:
14487 """""""
14488
14489 ::
14490
14491       declare <type>
14492       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
14493                                           metadata <rounding mode>,
14494                                           metadata <exception behavior>)
14495
14496 Overview:
14497 """""""""
14498
14499 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
14500 fused-multiply-add operation on its operands.
14501
14502 Arguments:
14503 """"""""""
14504
14505 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
14506 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector
14507 <t_vector>` of floating-point values. All arguments must have identical types.
14508
14509 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
14510 as described above.
14511
14512 Semantics:
14513 """"""""""
14514
14515 The result produced is the product of the first two operands added to the third
14516 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
14517 precision.
14518
14519 Constrained libm-equivalent Intrinsics
14520 --------------------------------------
14521
14522 In addition to the basic floating-point operations for which constrained
14523 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
14524 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
14525 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
14526 rounding mode and exception behavior to be controlled.
14527
14528 As with the basic constrained floating-point intrinsics, the rounding mode
14529 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
14530 They do not change the runtime floating-point environment.
14531
14532
14533 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
14534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14535
14536 Syntax:
14537 """""""
14538
14539 ::
14540
14541       declare <type>
14542       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
14543                                           metadata <rounding mode>,
14544                                           metadata <exception behavior>)
14545
14546 Overview:
14547 """""""""
14548
14549 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
14550 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
14551 functions would, but without setting ``errno``.
14552
14553 Arguments:
14554 """"""""""
14555
14556 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
14557 type.
14558
14559 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14560 behavior as described above.
14561
14562 Semantics:
14563 """"""""""
14564
14565 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
14566 If the value is less than negative zero, a floating-point exception occurs
14567 and the return value is architecture specific.
14568
14569
14570 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
14571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14572
14573 Syntax:
14574 """""""
14575
14576 ::
14577
14578       declare <type>
14579       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
14580                                          metadata <rounding mode>,
14581                                          metadata <exception behavior>)
14582
14583 Overview:
14584 """""""""
14585
14586 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
14587 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
14588
14589 Arguments:
14590 """"""""""
14591
14592 The first two arguments and the return value are floating-point numbers of the
14593 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
14594 should be raised.
14595
14596 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14597 behavior as described above.
14598
14599 Semantics:
14600 """"""""""
14601
14602 This function returns the first value raised to the second power,
14603 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
14604 handles error conditions in the same way.
14605
14606
14607 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
14608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14609
14610 Syntax:
14611 """""""
14612
14613 ::
14614
14615       declare <type>
14616       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
14617                                           metadata <rounding mode>,
14618                                           metadata <exception behavior>)
14619
14620 Overview:
14621 """""""""
14622
14623 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
14624 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
14625 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of
14626 floating-point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
14627
14628
14629 Arguments:
14630 """"""""""
14631
14632 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14633 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
14634 which the first argument should be raised.
14635
14636 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14637 behavior as described above.
14638
14639 Semantics:
14640 """"""""""
14641
14642 This function returns the first value raised to the second power with an
14643 unspecified sequence of rounding operations.
14644
14645
14646 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
14647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14648
14649 Syntax:
14650 """""""
14651
14652 ::
14653
14654       declare <type>
14655       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
14656                                          metadata <rounding mode>,
14657                                          metadata <exception behavior>)
14658
14659 Overview:
14660 """""""""
14661
14662 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
14663 first operand.
14664
14665 Arguments:
14666 """"""""""
14667
14668 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
14669 type.
14670
14671 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14672 behavior as described above.
14673
14674 Semantics:
14675 """"""""""
14676
14677 This function returns the sine of the specified operand, returning the
14678 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
14679 conditions in the same way.
14680
14681
14682 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
14683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14684
14685 Syntax:
14686 """""""
14687
14688 ::
14689
14690       declare <type>
14691       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
14692                                          metadata <rounding mode>,
14693                                          metadata <exception behavior>)
14694
14695 Overview:
14696 """""""""
14697
14698 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
14699 first operand.
14700
14701 Arguments:
14702 """"""""""
14703
14704 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
14705 type.
14706
14707 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14708 behavior as described above.
14709
14710 Semantics:
14711 """"""""""
14712
14713 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
14714 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
14715 conditions in the same way.
14716
14717
14718 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
14719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14720
14721 Syntax:
14722 """""""
14723
14724 ::
14725
14726       declare <type>
14727       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
14728                                          metadata <rounding mode>,
14729                                          metadata <exception behavior>)
14730
14731 Overview:
14732 """""""""
14733
14734 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
14735 exponential of the specified value.
14736
14737 Arguments:
14738 """"""""""
14739
14740 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14741 type.
14742
14743 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14744 behavior as described above.
14745
14746 Semantics:
14747 """"""""""
14748
14749 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
14750 would, and handles error conditions in the same way.
14751
14752
14753 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
14754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14755
14756 Syntax:
14757 """""""
14758
14759 ::
14760
14761       declare <type>
14762       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
14763                                           metadata <rounding mode>,
14764                                           metadata <exception behavior>)
14765
14766 Overview:
14767 """""""""
14768
14769 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
14770 exponential of the specified value.
14771
14772
14773 Arguments:
14774 """"""""""
14775
14776 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14777 type.
14778
14779 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14780 behavior as described above.
14781
14782 Semantics:
14783 """"""""""
14784
14785 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
14786 would, and handles error conditions in the same way.
14787
14788
14789 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
14790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14791
14792 Syntax:
14793 """""""
14794
14795 ::
14796
14797       declare <type>
14798       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
14799                                          metadata <rounding mode>,
14800                                          metadata <exception behavior>)
14801
14802 Overview:
14803 """""""""
14804
14805 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
14806 logarithm of the specified value.
14807
14808 Arguments:
14809 """"""""""
14810
14811 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14812 type.
14813
14814 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14815 behavior as described above.
14816
14817
14818 Semantics:
14819 """"""""""
14820
14821 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
14822 would, and handles error conditions in the same way.
14823
14824
14825 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
14826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14827
14828 Syntax:
14829 """""""
14830
14831 ::
14832
14833       declare <type>
14834       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
14835                                            metadata <rounding mode>,
14836                                            metadata <exception behavior>)
14837
14838 Overview:
14839 """""""""
14840
14841 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
14842 logarithm of the specified value.
14843
14844 Arguments:
14845 """"""""""
14846
14847 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14848 type.
14849
14850 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14851 behavior as described above.
14852
14853 Semantics:
14854 """"""""""
14855
14856 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
14857 would, and handles error conditions in the same way.
14858
14859
14860 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
14861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14862
14863 Syntax:
14864 """""""
14865
14866 ::
14867
14868       declare <type>
14869       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
14870                                           metadata <rounding mode>,
14871                                           metadata <exception behavior>)
14872
14873 Overview:
14874 """""""""
14875
14876 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
14877 logarithm of the specified value.
14878
14879 Arguments:
14880 """"""""""
14881
14882 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14883 type.
14884
14885 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14886 behavior as described above.
14887
14888 Semantics:
14889 """"""""""
14890
14891 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
14892 would, and handles error conditions in the same way.
14893
14894
14895 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
14896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14897
14898 Syntax:
14899 """""""
14900
14901 ::
14902
14903       declare <type>
14904       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
14905                                           metadata <rounding mode>,
14906                                           metadata <exception behavior>)
14907
14908 Overview:
14909 """""""""
14910
14911 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
14912 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating-point
14913 exception if the operand is not an integer.
14914
14915 Arguments:
14916 """"""""""
14917
14918 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14919 type.
14920
14921 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14922 behavior as described above.
14923
14924 Semantics:
14925 """"""""""
14926
14927 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
14928 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
14929 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
14930 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
14931 mode argument is only intended as information to the compiler.
14932
14933
14934 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
14935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14936
14937 Syntax:
14938 """""""
14939
14940 ::
14941
14942       declare <type>
14943       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
14944                                                metadata <rounding mode>,
14945                                                metadata <exception behavior>)
14946
14947 Overview:
14948 """""""""
14949
14950 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
14951 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact
14952 floating-point exception if the operand is not an integer.
14953
14954
14955 Arguments:
14956 """"""""""
14957
14958 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14959 type.
14960
14961 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14962 behavior as described above.
14963
14964 Semantics:
14965 """"""""""
14966
14967 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
14968 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
14969 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
14970 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
14971 mode argument is only intended as information to the compiler.
14972
14973
14974 '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' Intrinsic
14975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14976
14977 Syntax:
14978 """""""
14979
14980 ::
14981
14982       declare <type>
14983       @llvm.experimental.constrained.maxnum(<type> <op1>, <type> <op2>
14984                                             metadata <rounding mode>,
14985                                             metadata <exception behavior>)
14986
14987 Overview:
14988 """""""""
14989
14990 The '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' intrinsic returns the maximum
14991 of the two arguments.
14992
14993 Arguments:
14994 """"""""""
14995
14996 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
14997 of the same type.
14998
14999 The third and forth arguments specify the rounding mode and exception
15000 behavior as described above.
15001
15002 Semantics:
15003 """"""""""
15004
15005 This function follows the IEEE-754 semantics for maxNum. The rounding mode is
15006 described, not determined, by the rounding mode argument. The actual rounding
15007 mode is determined by the runtime floating-point environment. The rounding
15008 mode argument is only intended as information to the compiler.
15009
15010
15011 '``llvm.experimental.constrained.minnum``' Intrinsic
15012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15013
15014 Syntax:
15015 """""""
15016
15017 ::
15018
15019       declare <type>
15020       @llvm.experimental.constrained.minnum(<type> <op1>, <type> <op2>
15021                                             metadata <rounding mode>,
15022                                             metadata <exception behavior>)
15023
15024 Overview:
15025 """""""""
15026
15027 The '``llvm.experimental.constrained.minnum``' intrinsic returns the minimum
15028 of the two arguments.
15029
15030 Arguments:
15031 """"""""""
15032
15033 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
15034 of the same type.
15035
15036 The third and forth arguments specify the rounding mode and exception
15037 behavior as described above.
15038
15039 Semantics:
15040 """"""""""
15041
15042 This function follows the IEEE-754 semantics for minNum. The rounding mode is
15043 described, not determined, by the rounding mode argument. The actual rounding
15044 mode is determined by the runtime floating-point environment. The rounding
15045 mode argument is only intended as information to the compiler.
15046
15047
15048 '``llvm.experimental.constrained.ceil``' Intrinsic
15049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15050
15051 Syntax:
15052 """""""
15053
15054 ::
15055
15056       declare <type>
15057       @llvm.experimental.constrained.ceil(<type> <op1>,
15058                                           metadata <rounding mode>,
15059                                           metadata <exception behavior>)
15060
15061 Overview:
15062 """""""""
15063
15064 The '``llvm.experimental.constrained.ceil``' intrinsic returns the ceiling of the
15065 first operand.
15066
15067 Arguments:
15068 """"""""""
15069
15070 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15071 type.
15072
15073 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15074 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15075 intrinsic.
15076
15077 Semantics:
15078 """"""""""
15079
15080 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
15081 would and handles error conditions in the same way.
15082
15083
15084 '``llvm.experimental.constrained.floor``' Intrinsic
15085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15086
15087 Syntax:
15088 """""""
15089
15090 ::
15091
15092       declare <type>
15093       @llvm.experimental.constrained.floor(<type> <op1>,
15094                                            metadata <rounding mode>,
15095                                            metadata <exception behavior>)
15096
15097 Overview:
15098 """""""""
15099
15100 The '``llvm.experimental.constrained.floor``' intrinsic returns the floor of the
15101 first operand.
15102
15103 Arguments:
15104 """"""""""
15105
15106 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15107 type.
15108
15109 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15110 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15111 intrinsic.
15112
15113 Semantics:
15114 """"""""""
15115
15116 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
15117 would and handles error conditions in the same way.
15118
15119
15120 '``llvm.experimental.constrained.round``' Intrinsic
15121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15122
15123 Syntax:
15124 """""""
15125
15126 ::
15127
15128       declare <type>
15129       @llvm.experimental.constrained.round(<type> <op1>,
15130                                            metadata <rounding mode>,
15131                                            metadata <exception behavior>)
15132
15133 Overview:
15134 """""""""
15135
15136 The '``llvm.experimental.constrained.round``' intrinsic returns the first
15137 operand rounded to the nearest integer.
15138
15139 Arguments:
15140 """"""""""
15141
15142 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15143 type.
15144
15145 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15146 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15147 intrinsic.
15148
15149 Semantics:
15150 """"""""""
15151
15152 This function returns the same values as the libm ``round`` functions
15153 would and handles error conditions in the same way.
15154
15155
15156 '``llvm.experimental.constrained.trunc``' Intrinsic
15157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15158
15159 Syntax:
15160 """""""
15161
15162 ::
15163
15164       declare <type>
15165       @llvm.experimental.constrained.trunc(<type> <op1>,
15166                                            metadata <truncing mode>,
15167                                            metadata <exception behavior>)
15168
15169 Overview:
15170 """""""""
15171
15172 The '``llvm.experimental.constrained.trunc``' intrinsic returns the first
15173 operand rounded to the nearest integer not larger in magnitude than the
15174 operand.
15175
15176 Arguments:
15177 """"""""""
15178
15179 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15180 type.
15181
15182 The second and third arguments specify the truncing mode and exception
15183 behavior as described above. The truncing mode is currently unused for this
15184 intrinsic.
15185
15186 Semantics:
15187 """"""""""
15188
15189 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
15190 would and handles error conditions in the same way.
15191
15192
15193 General Intrinsics
15194 ------------------
15195
15196 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
15197 purpose.
15198
15199 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
15200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15201
15202 Syntax:
15203 """""""
15204
15205 ::
15206
15207       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15208
15209 Overview:
15210 """""""""
15211
15212 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
15213
15214 Arguments:
15215 """"""""""
15216
15217 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
15218 global string, the third is a pointer to a global string which is the
15219 source file name, and the last argument is the line number.
15220
15221 Semantics:
15222 """"""""""
15223
15224 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
15225 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
15226 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
15227 ignored by code generation and optimization.
15228
15229 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
15230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15231
15232 Syntax:
15233 """""""
15234
15235 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
15236 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
15237 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
15238 '``0``'.
15239
15240 ::
15241
15242       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15243       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15244       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15245       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15246       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15247
15248 Overview:
15249 """""""""
15250
15251 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
15252
15253 Arguments:
15254 """"""""""
15255
15256 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
15257 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
15258 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
15259 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
15260
15261 Semantics:
15262 """"""""""
15263
15264 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
15265 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
15266 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
15267 generation and optimization.
15268
15269 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
15270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15271
15272 Syntax:
15273 """""""
15274
15275 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
15276 any integer bit width.
15277
15278 ::
15279
15280       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15281       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15282       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15283       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15284       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15285
15286 Overview:
15287 """""""""
15288
15289 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
15290
15291 Arguments:
15292 """"""""""
15293
15294 The first argument is an integer value (result of some expression), the
15295 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
15296 global string which is the source file name, and the last argument is
15297 the line number. It returns the value of the first argument.
15298
15299 Semantics:
15300 """"""""""
15301
15302 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
15303 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
15304 optimizations that want to look for these annotations. These have no
15305 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
15306
15307 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
15308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15309
15310 Syntax:
15311 """""""
15312
15313 This annotation emits a label at its program point and an associated
15314 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
15315 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
15316 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
15317 considered expensive.
15318
15319 ::
15320
15321       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
15322
15323 Arguments:
15324 """"""""""
15325
15326 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
15327
15328 '``llvm.trap``' Intrinsic
15329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15330
15331 Syntax:
15332 """""""
15333
15334 ::
15335
15336       declare void @llvm.trap() cold noreturn nounwind
15337
15338 Overview:
15339 """""""""
15340
15341 The '``llvm.trap``' intrinsic.
15342
15343 Arguments:
15344 """"""""""
15345
15346 None.
15347
15348 Semantics:
15349 """"""""""
15350
15351 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
15352 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
15353 lowered to a call of the ``abort()`` function.
15354
15355 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
15356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15357
15358 Syntax:
15359 """""""
15360
15361 ::
15362
15363       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
15364
15365 Overview:
15366 """""""""
15367
15368 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
15369
15370 Arguments:
15371 """"""""""
15372
15373 None.
15374
15375 Semantics:
15376 """"""""""
15377
15378 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
15379 execution trap with the intention of requesting the attention of a
15380 debugger.
15381
15382 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
15383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15384
15385 Syntax:
15386 """""""
15387
15388 ::
15389
15390       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
15391
15392 Overview:
15393 """""""""
15394
15395 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
15396 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
15397 is placed on the stack before local variables.
15398
15399 Arguments:
15400 """"""""""
15401
15402 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
15403 The first argument is the value loaded from the stack guard
15404 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
15405 enough space to hold the value of the guard.
15406
15407 Semantics:
15408 """"""""""
15409
15410 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
15411 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
15412 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
15413 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
15414 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
15415 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
15416 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
15417
15418 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
15419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15420
15421 Syntax:
15422 """""""
15423
15424 ::
15425
15426       declare i8* @llvm.stackguard()
15427
15428 Overview:
15429 """""""""
15430
15431 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
15432
15433 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
15434 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
15435 Protector in FastISel.
15436
15437 Arguments:
15438 """"""""""
15439
15440 None.
15441
15442 Semantics:
15443 """"""""""
15444
15445 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
15446 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
15447 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
15448
15449 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
15450 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
15451 in the future.
15452
15453 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
15454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15455
15456 Syntax:
15457 """""""
15458
15459 ::
15460
15461       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
15462       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
15463
15464 Overview:
15465 """""""""
15466
15467 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
15468 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
15469 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
15470 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
15471 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
15472 other object.
15473
15474 Arguments:
15475 """"""""""
15476
15477 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes three arguments. The first argument is
15478 a pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
15479 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size
15480 is unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when
15481 ``null`` in address space 0 is used as its pointer argument. If it's ``false``,
15482 ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given ``null``. Otherwise, if
15483 the ``null`` is in a non-zero address space or if ``true`` is given for the
15484 third argument of ``llvm.objectsize``, we assume its size is unknown.
15485
15486 The second and third arguments only accept constants.
15487
15488 Semantics:
15489 """"""""""
15490
15491 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
15492 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
15493 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
15494 on the ``min`` argument).
15495
15496 '``llvm.expect``' Intrinsic
15497 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15498
15499 Syntax:
15500 """""""
15501
15502 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
15503 integer bit width.
15504
15505 ::
15506
15507       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
15508       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
15509       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
15510
15511 Overview:
15512 """""""""
15513
15514 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
15515 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
15516
15517 Arguments:
15518 """"""""""
15519
15520 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
15521 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
15522 constant value, variables are not allowed.
15523
15524 Semantics:
15525 """"""""""
15526
15527 This intrinsic is lowered to the ``val``.
15528
15529 .. _int_assume:
15530
15531 '``llvm.assume``' Intrinsic
15532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15533
15534 Syntax:
15535 """""""
15536
15537 ::
15538
15539       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
15540
15541 Overview:
15542 """""""""
15543
15544 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
15545 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
15546 of the code.
15547
15548 Arguments:
15549 """"""""""
15550
15551 The condition which the optimizer may assume is always true.
15552
15553 Semantics:
15554 """"""""""
15555
15556 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
15557 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
15558 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
15559 provided condition are not used for code generation. If the condition is
15560 violated during execution, the behavior is undefined.
15561
15562 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
15563 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
15564 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
15565 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
15566 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
15567 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
15568 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
15569 optimizer.
15570
15571 .. _int_ssa_copy:
15572
15573 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
15574 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15575
15576 Syntax:
15577 """""""
15578
15579 ::
15580
15581       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
15582
15583 Arguments:
15584 """"""""""
15585
15586 The first argument is an operand which is used as the returned value.
15587
15588 Overview:
15589 """"""""""
15590
15591 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
15592 operations by copying them and giving them new names.  For example,
15593 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
15594 attach various forms of information to operands that dominate specific
15595 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
15596 renaming forms that require value splits at certain points.
15597
15598 .. _type.test:
15599
15600 '``llvm.type.test``' Intrinsic
15601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15602
15603 Syntax:
15604 """""""
15605
15606 ::
15607
15608       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
15609
15610
15611 Arguments:
15612 """"""""""
15613
15614 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
15615 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
15616
15617 Overview:
15618 """""""""
15619
15620 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
15621 with the given type identifier.
15622
15623 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
15624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15625
15626 Syntax:
15627 """""""
15628
15629 ::
15630
15631       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
15632
15633
15634 Arguments:
15635 """"""""""
15636
15637 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
15638 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
15639 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
15640 <TypeMetadata>`.
15641
15642 Overview:
15643 """""""""
15644
15645 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
15646 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
15647 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
15648 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
15649 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
15650 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
15651 constraint.
15652
15653 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
15654 function returns true as the second element of its return value. (Note that
15655 the function may also return true if the given pointer is not associated
15656 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
15657 element is true, the following rules apply to the first element:
15658
15659 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
15660   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
15661   pointer.
15662
15663 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
15664   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
15665
15666   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
15667      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
15668      metadata.
15669
15670   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
15671      returns an unspecified value without causing side effects.
15672
15673 If the function's return value's second element is false, the value of the
15674 first element is undefined.
15675
15676
15677 '``llvm.donothing``' Intrinsic
15678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15679
15680 Syntax:
15681 """""""
15682
15683 ::
15684
15685       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
15686
15687 Overview:
15688 """""""""
15689
15690 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
15691 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
15692 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
15693 instruction.
15694
15695 Arguments:
15696 """"""""""
15697
15698 None.
15699
15700 Semantics:
15701 """"""""""
15702
15703 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
15704 by codegen.
15705
15706 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
15707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15708
15709 Syntax:
15710 """""""
15711
15712 ::
15713
15714       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
15715
15716 Overview:
15717 """""""""
15718
15719 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
15720 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
15721 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
15722 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
15723 slower) version.
15724
15725 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
15726 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
15727 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
15728 used to represent the slow paths of specialized functions.
15729
15730
15731 Arguments:
15732 """"""""""
15733
15734 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
15735 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
15736
15737 Semantics:
15738 """"""""""
15739
15740 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
15741 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
15742 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
15743 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
15744 the continuation itself is out of scope of the language reference --
15745 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
15746 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
15747 the entire heap.
15748
15749 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
15750 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
15751 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
15752
15753    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
15754    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
15755    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
15756      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
15757
15758 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
15759 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
15760 caller.
15761
15762 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
15763 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
15764 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
15765
15766 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
15767 same calling convention.
15768
15769 .. _deoptimize_lowering:
15770
15771 Lowering:
15772 """""""""
15773
15774 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
15775 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
15776 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
15777 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
15778 arguments of the specified types, and not as varargs.
15779
15780
15781 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
15782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15783
15784 Syntax:
15785 """""""
15786
15787 ::
15788
15789       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
15790
15791 Overview:
15792 """""""""
15793
15794 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
15795 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
15796 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
15797 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
15798 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
15799 equivalent to:
15800
15801 .. code-block:: text
15802
15803   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
15804     %realPred = and i1 %pred, undef
15805     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
15806
15807   leave:
15808     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
15809     ret void
15810
15811   continue:
15812     ret void
15813   }
15814
15815
15816 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
15817 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
15818 see :doc:`FaultMaps`.
15819
15820 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
15821 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
15822 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
15823 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
15824 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
15825 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
15826
15827 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
15828
15829
15830 '``llvm.experimental.widenable.condition``' Intrinsic
15831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15832
15833 Syntax:
15834 """""""
15835
15836 ::
15837
15838       declare i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
15839
15840 Overview:
15841 """""""""
15842
15843 This intrinsic represents a "widenable condition" which is
15844 boolean expressions with the following property: whether this
15845 expression is `true` or `false`, the program is correct and
15846 well-defined.
15847
15848 Together with :ref:`deoptimization operand bundles <deopt_opbundles>`,
15849 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` allows frontends to
15850 express guards or checks on optimistic assumptions made during
15851 compilation and represent them as branch instructions on special
15852 conditions.
15853
15854 While this may appear similar in semantics to `undef`, it is very
15855 different in that an invocation produces a particular, singular
15856 value. It is also intended to be lowered late, and remain available
15857 for specific optimizations and transforms that can benefit from its
15858 special properties.
15859
15860 Arguments:
15861 """"""""""
15862
15863 None.
15864
15865 Semantics:
15866 """"""""""
15867
15868 The intrinsic ``@llvm.experimental.widenable.condition()``
15869 returns either `true` or `false`. For each evaluation of a call
15870 to this intrinsic, the program must be valid and correct both if
15871 it returns `true` and if it returns `false`. This allows
15872 transformation passes to replace evaluations of this intrinsic
15873 with either value whenever one is beneficial.
15874
15875 When used in a branch condition, it allows us to choose between
15876 two alternative correct solutions for the same problem, like
15877 in example below:
15878
15879 .. code-block:: text
15880
15881     %cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
15882     br i1 %cond, label %solution_1, label %solution_2
15883
15884   label %fast_path:
15885     ; Apply memory-consuming but fast solution for a task.
15886
15887   label %slow_path:
15888     ; Cheap in memory but slow solution.
15889
15890 Whether the result of intrinsic's call is `true` or `false`,
15891 it should be correct to pick either solution. We can switch
15892 between them by replacing the result of
15893 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` with different
15894 `i1` expressions.
15895
15896 This is how it can be used to represent guards as widenable branches:
15897
15898 .. code-block:: text
15899
15900   block:
15901     ; Unguarded instructions
15902     call void @llvm.experimental.guard(i1 %cond, <args...>) ["deopt"(<deopt_args...>)]
15903     ; Guarded instructions
15904
15905 Can be expressed in an alternative equivalent form of explicit branch using
15906 ``@llvm.experimental.widenable.condition``:
15907
15908 .. code-block:: text
15909
15910   block:
15911     ; Unguarded instructions
15912     %widenable_condition = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
15913     %guard_condition = and i1 %cond, %widenable_condition
15914     br i1 %guard_condition, label %guarded, label %deopt
15915
15916   guarded:
15917     ; Guarded instructions
15918
15919   deopt:
15920     call type @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"(<deopt_args...>) ]
15921
15922 So the block `guarded` is only reachable when `%cond` is `true`,
15923 and it should be valid to go to the block `deopt` whenever `%cond`
15924 is `true` or `false`.
15925
15926 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` will never throw, thus
15927 it cannot be invoked.
15928
15929 Guard widening:
15930 """""""""""""""
15931
15932 When ``@llvm.experimental.widenable.condition()`` is used in
15933 condition of a guard represented as explicit branch, it is
15934 legal to widen the guard's condition with any additional
15935 conditions.
15936
15937 Guard widening looks like replacement of
15938
15939 .. code-block:: text
15940
15941   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
15942   %guard_cond = and i1 %cond, %widenable_cond
15943   br i1 %guard_cond, label %guarded, label %deopt
15944
15945 with
15946
15947 .. code-block:: text
15948
15949   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
15950   %new_cond = and i1 %any_other_cond, %widenable_cond
15951   %new_guard_cond = and i1 %cond, %new_cond
15952   br i1 %new_guard_cond, label %guarded, label %deopt
15953
15954 for this branch. Here `%any_other_cond` is an arbitrarily chosen
15955 well-defined `i1` value. By making guard widening, we may
15956 impose stricter conditions on `guarded` block and bail to the
15957 deopt when the new condition is not met.
15958
15959 Lowering:
15960 """""""""
15961
15962 Default lowering strategy is replacing the result of
15963 call of ``@llvm.experimental.widenable.condition``  with
15964 constant `true`. However it is always correct to replace
15965 it with any other `i1` value. Any pass can
15966 freely do it if it can benefit from non-default lowering.
15967
15968
15969 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
15970 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15971
15972 Syntax:
15973 """""""
15974
15975 ::
15976
15977       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
15978
15979 Overview:
15980 """""""""
15981
15982 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
15983 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
15984 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
15985 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
15986 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
15987
15988 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
15989 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
15990 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
15991 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
15992 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
15993
15994 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
15995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15996
15997 Syntax:
15998 """""""
15999
16000 ::
16001
16002       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
16003
16004 Overview:
16005 """""""""
16006
16007 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
16008 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
16009 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
16010 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
16011 an infinite loop with no other side effects.
16012
16013 Arguments:
16014 """"""""""
16015
16016 None.
16017
16018 Semantics:
16019 """"""""""
16020
16021 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
16022 has externally observable side effects.
16023
16024 '``llvm.is.constant.*``' Intrinsic
16025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16026
16027 Syntax:
16028 """""""
16029
16030 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.is.constant with any argument type.
16031
16032 ::
16033
16034       declare i1 @llvm.is.constant.i32(i32 %operand) nounwind readnone
16035       declare i1 @llvm.is.constant.f32(float %operand) nounwind readnone
16036       declare i1 @llvm.is.constant.TYPENAME(TYPE %operand) nounwind readnone
16037
16038 Overview:
16039 """""""""
16040
16041 The '``llvm.is.constant``' intrinsic will return true if the argument
16042 is known to be a manifest compile-time constant. It is guaranteed to
16043 fold to either true or false before generating machine code.
16044
16045 Semantics:
16046 """"""""""
16047
16048 This intrinsic generates no code. If its argument is known to be a
16049 manifest compile-time constant value, then the intrinsic will be
16050 converted to a constant true value. Otherwise, it will be converted to
16051 a constant false value.
16052
16053 In particular, note that if the argument is a constant expression
16054 which refers to a global (the address of which _is_ a constant, but
16055 not manifest during the compile), then the intrinsic evaluates to
16056 false.
16057
16058 The result also intentionally depends on the result of optimization
16059 passes -- e.g., the result can change depending on whether a
16060 function gets inlined or not. A function's parameters are
16061 obviously not constant. However, a call like
16062 ``llvm.is.constant.i32(i32 %param)`` *can* return true after the
16063 function is inlined, if the value passed to the function parameter was
16064 a constant.
16065
16066 On the other hand, if constant folding is not run, it will never
16067 evaluate to true, even in simple cases.
16068
16069 Stack Map Intrinsics
16070 --------------------
16071
16072 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
16073 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
16074 are described in :doc:`StackMaps`.
16075
16076 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
16077 -------------------------------------
16078
16079 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
16080 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
16081
16082 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
16083
16084 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16086
16087 Syntax:
16088 """""""
16089
16090 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
16091 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
16092 support all bit widths however.
16093
16094 ::
16095
16096       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
16097                                                                        i8* <src>,
16098                                                                        i32 <len>,
16099                                                                        i32 <element_size>)
16100       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
16101                                                                        i8* <src>,
16102                                                                        i64 <len>,
16103                                                                        i32 <element_size>)
16104
16105 Overview:
16106 """""""""
16107
16108 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
16109 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
16110 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
16111 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
16112 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
16113
16114 Arguments:
16115 """"""""""
16116
16117 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
16118 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
16119 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
16120 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
16121
16122 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
16123 target-specific atomic access size limit.
16124
16125 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
16126 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
16127 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
16128
16129 Semantics:
16130 """"""""""
16131
16132 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
16133 memory from the source location to the destination location. These locations are not
16134 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
16135 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
16136 aligned at an ``element_size`` boundary.
16137
16138 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
16139 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
16140 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
16141 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
16142
16143 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
16144 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
16145 destination.
16146
16147 Lowering:
16148 """""""""
16149
16150 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
16151 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
16152 is replaced with an actual element size.
16153
16154 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
16155
16156 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16158
16159 Syntax:
16160 """""""
16161
16162 This is an overloaded intrinsic. You can use
16163 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
16164 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
16165
16166 ::
16167
16168       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
16169                                                                         i8* <src>,
16170                                                                         i32 <len>,
16171                                                                         i32 <element_size>)
16172       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
16173                                                                         i8* <src>,
16174                                                                         i64 <len>,
16175                                                                         i32 <element_size>)
16176
16177 Overview:
16178 """""""""
16179
16180 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
16181 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
16182 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
16183 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
16184 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
16185 integer multiple of the ``element_size`` in size.
16186
16187 Arguments:
16188 """"""""""
16189
16190 The first three arguments are the same as they are in the
16191 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
16192 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
16193 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
16194 behaviour of the intrinsic is undefined.
16195
16196 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
16197 greater than a target-specific atomic access size limit.
16198
16199 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
16200 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
16201 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
16202 boundary.
16203
16204 Semantics:
16205 """"""""""
16206
16207 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
16208 of memory from the source location to the destination location. These locations
16209 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
16210 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
16211 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
16212
16213 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
16214 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
16215 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
16216 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
16217 specified.
16218
16219 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
16220 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
16221 destination.
16222
16223 Lowering:
16224 """""""""
16225
16226 In the most general case call to the
16227 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
16228 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
16229 actual element size.
16230
16231 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
16232
16233 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
16234
16235 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16237
16238 Syntax:
16239 """""""
16240
16241 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
16242 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
16243 support all bit widths however.
16244
16245 ::
16246
16247       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
16248                                                                   i8 <value>,
16249                                                                   i32 <len>,
16250                                                                   i32 <element_size>)
16251       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
16252                                                                   i8 <value>,
16253                                                                   i64 <len>,
16254                                                                   i32 <element_size>)
16255
16256 Overview:
16257 """""""""
16258
16259 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
16260 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
16261 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
16262 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
16263 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
16264
16265 Arguments:
16266 """"""""""
16267
16268 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
16269 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
16270 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
16271 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
16272
16273 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
16274 target-specific atomic access size limit.
16275
16276 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
16277 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
16278 the destination pointer is aligned to that boundary.
16279
16280 Semantics:
16281 """"""""""
16282
16283 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
16284 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
16285 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
16286 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
16287
16288 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
16289 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
16290 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
16291 when specified.
16292
16293 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
16294 provided by a set of unordered stores to the destination.
16295
16296 Lowering:
16297 """""""""
16298
16299 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
16300 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
16301 is replaced with an actual element size.
16302
16303 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.
16304
16305 Objective-C ARC Runtime Intrinsics
16306 ----------------------------------
16307
16308 LLVM provides intrinsics that lower to Objective-C ARC runtime entry points.
16309 LLVM is aware of the semantics of these functions, and optimizes based on that
16310 knowledge. You can read more about the details of Objective-C ARC `here
16311 <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html>`_.
16312
16313 '``llvm.objc.autorelease``' Intrinsic
16314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16315
16316 Syntax:
16317 """""""
16318 ::
16319
16320       declare i8* @llvm.objc.autorelease(i8*)
16321
16322 Lowering:
16323 """""""""
16324
16325 Lowers to a call to `objc_autorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autorelease>`_.
16326
16327 '``llvm.objc.autoreleasePoolPop``' Intrinsic
16328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16329
16330 Syntax:
16331 """""""
16332 ::
16333
16334       declare void @llvm.objc.autoreleasePoolPop(i8*)
16335
16336 Lowering:
16337 """""""""
16338
16339 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPop <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpop-void-pool>`_.
16340
16341 '``llvm.objc.autoreleasePoolPush``' Intrinsic
16342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16343
16344 Syntax:
16345 """""""
16346 ::
16347
16348       declare i8* @llvm.objc.autoreleasePoolPush()
16349
16350 Lowering:
16351 """""""""
16352
16353 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPush <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpush-void>`_.
16354
16355 '``llvm.objc.autoreleaseReturnValue``' Intrinsic
16356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16357
16358 Syntax:
16359 """""""
16360 ::
16361
16362       declare i8* @llvm.objc.autoreleaseReturnValue(i8*)
16363
16364 Lowering:
16365 """""""""
16366
16367 Lowers to a call to `objc_autoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autoreleasereturnvalue>`_.
16368
16369 '``llvm.objc.copyWeak``' Intrinsic
16370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16371
16372 Syntax:
16373 """""""
16374 ::
16375
16376       declare void @llvm.objc.copyWeak(i8**, i8**)
16377
16378 Lowering:
16379 """""""""
16380
16381 Lowers to a call to `objc_copyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-copyweak-id-dest-id-src>`_.
16382
16383 '``llvm.objc.destroyWeak``' Intrinsic
16384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16385
16386 Syntax:
16387 """""""
16388 ::
16389
16390       declare void @llvm.objc.destroyWeak(i8**)
16391
16392 Lowering:
16393 """""""""
16394
16395 Lowers to a call to `objc_destroyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-destroyweak-id-object>`_.
16396
16397 '``llvm.objc.initWeak``' Intrinsic
16398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16399
16400 Syntax:
16401 """""""
16402 ::
16403
16404       declare i8* @llvm.objc.initWeak(i8**, i8*)
16405
16406 Lowering:
16407 """""""""
16408
16409 Lowers to a call to `objc_initWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-initweak>`_.
16410
16411 '``llvm.objc.loadWeak``' Intrinsic
16412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16413
16414 Syntax:
16415 """""""
16416 ::
16417
16418       declare i8* @llvm.objc.loadWeak(i8**)
16419
16420 Lowering:
16421 """""""""
16422
16423 Lowers to a call to `objc_loadWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweak>`_.
16424
16425 '``llvm.objc.loadWeakRetained``' Intrinsic
16426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16427
16428 Syntax:
16429 """""""
16430 ::
16431
16432       declare i8* @llvm.objc.loadWeakRetained(i8**)
16433
16434 Lowering:
16435 """""""""
16436
16437 Lowers to a call to `objc_loadWeakRetained <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweakretained>`_.
16438
16439 '``llvm.objc.moveWeak``' Intrinsic
16440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16441
16442 Syntax:
16443 """""""
16444 ::
16445
16446       declare void @llvm.objc.moveWeak(i8**, i8**)
16447
16448 Lowering:
16449 """""""""
16450
16451 Lowers to a call to `objc_moveWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-moveweak-id-dest-id-src>`_.
16452
16453 '``llvm.objc.release``' Intrinsic
16454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16455
16456 Syntax:
16457 """""""
16458 ::
16459
16460       declare void @llvm.objc.release(i8*)
16461
16462 Lowering:
16463 """""""""
16464
16465 Lowers to a call to `objc_release <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-release-id-value>`_.
16466
16467 '``llvm.objc.retain``' Intrinsic
16468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16469
16470 Syntax:
16471 """""""
16472 ::
16473
16474       declare i8* @llvm.objc.retain(i8*)
16475
16476 Lowering:
16477 """""""""
16478
16479 Lowers to a call to `objc_retain <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retain>`_.
16480
16481 '``llvm.objc.retainAutorelease``' Intrinsic
16482 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16483
16484 Syntax:
16485 """""""
16486 ::
16487
16488       declare i8* @llvm.objc.retainAutorelease(i8*)
16489
16490 Lowering:
16491 """""""""
16492
16493 Lowers to a call to `objc_retainAutorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautorelease>`_.
16494
16495 '``llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue``' Intrinsic
16496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16497
16498 Syntax:
16499 """""""
16500 ::
16501
16502       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue(i8*)
16503
16504 Lowering:
16505 """""""""
16506
16507 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasereturnvalue>`_.
16508
16509 '``llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue``' Intrinsic
16510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16511
16512 Syntax:
16513 """""""
16514 ::
16515
16516       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue(i8*)
16517
16518 Lowering:
16519 """""""""
16520
16521 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleasedReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasedreturnvalue>`_.
16522
16523 '``llvm.objc.retainBlock``' Intrinsic
16524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16525
16526 Syntax:
16527 """""""
16528 ::
16529
16530       declare i8* @llvm.objc.retainBlock(i8*)
16531
16532 Lowering:
16533 """""""""
16534
16535 Lowers to a call to `objc_retainBlock <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainblock>`_.
16536
16537 '``llvm.objc.storeStrong``' Intrinsic
16538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16539
16540 Syntax:
16541 """""""
16542 ::
16543
16544       declare void @llvm.objc.storeStrong(i8**, i8*)
16545
16546 Lowering:
16547 """""""""
16548
16549 Lowers to a call to `objc_storeStrong <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-storestrong-id-object-id-value>`_.
16550
16551 '``llvm.objc.storeWeak``' Intrinsic
16552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16553
16554 Syntax:
16555 """""""
16556 ::
16557
16558       declare i8* @llvm.objc.storeWeak(i8**, i8*)
16559
16560 Lowering:
16561 """""""""
16562
16563 Lowers to a call to `objc_storeWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-storeweak>`_.