[llvm-exegesis] Mark x86 segment register instructions as unsupported.
[llvm-complete.git] / docs / LangRef.rst
blobd396e3f1cbfbfeae0aa4d749236144179ae159fb
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
9 Abstract
10 ========
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
19 Introduction
20 ============
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
43 .. _wellformed:
45 Well-Formedness
46 ---------------
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
53 .. code-block:: llvm
55     %x = add i32 1, %x
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
64 .. _identifiers:
66 Identifiers
67 ===========
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global values to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
105 The easy way:
107 .. code-block:: llvm
109     %result = mul i32 %X, 8
111 After strength reduction:
113 .. code-block:: llvm
115     %result = shl i32 %X, 3
117 And the hard way:
119 .. code-block:: llvm
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
141 High Level Structure
142 ====================
144 Module Structure
145 ----------------
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
154 .. code-block:: llvm
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8*...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
187 .. _linkage:
189 Linkage Types
190 -------------
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with a private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
244 .. _linkage_appending:
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
254     Unfortunately this doesn't correspond to any feature in .o files, so it
255     can only be used for variables like ``llvm.global_ctors`` which llvm
256     interprets specially.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``external``
271     If none of the above identifiers are used, the global is externally
272     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
273     resolve external symbol references.
275 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
276 other than ``external`` or ``extern_weak``.
278 .. _callingconv:
280 Calling Conventions
281 -------------------
283 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
284 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
285 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
286 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
287 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
288 added in the future:
290 "``ccc``" - The C calling convention
291     This calling convention (the default if no other calling convention
292     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
293     convention supports varargs function calls and tolerates some
294     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
295     the function (as does normal C).
296 "``fastcc``" - The fast calling convention
297     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
298     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
299     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
300     code for the target, without having to conform to an externally
301     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
302     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
303     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
304     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
305     match the prototype of the function definition.
306 "``coldcc``" - The cold calling convention
307     This calling convention attempts to make code in the caller as
308     efficient as possible under the assumption that the call is not
309     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
310     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
311     This calling convention does not support varargs and requires the
312     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
313     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
314     calls for inlining.
315 "``cc 10``" - GHC convention
316     This calling convention has been implemented specifically for use by
317     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
318     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
319     by disabling callee save registers. This calling convention should
320     not be used lightly but only for specific situations such as an
321     alternative to the *register pinning* performance technique often
322     used when implementing functional programming languages. At the
323     moment only X86 supports this convention and it has the following
324     limitations:
326     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
327        floating-point types are supported.
328     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
329        floating-point parameters.
331     This calling convention supports `tail call
332     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
333     caller and callee are using it.
334 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
335     This calling convention has been implemented specifically for use by
336     the `High-Performance Erlang
337     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
338     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
339     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
340     registers for argument passing than the ordinary C calling
341     convention and defines no callee-saved registers. The calling
342     convention properly supports `tail call
343     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
344     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
345     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
346     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
347     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
348     bit).
349 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
350     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
351     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
352     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
353     platform's customary return register.
354 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
355     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
356     sequence in place of a call site. This convention forces the call
357     arguments into registers but allows them to be dynamically
358     allocated. This can currently only be used with calls to
359     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
360     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
361 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
362     This calling convention attempts to make the code in the caller as
363     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
364     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
365     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
366     burden of saving and recovering a large register set before and after the
367     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
368     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
369     apply for values returned in callee-saved registers.
371     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
372       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
373       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
375     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
376     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
377     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
378     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
379     registers, which haven't already been saved by the caller. The
380     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
381     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
382     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
383     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
384     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
385     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
387     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
388     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
389     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
390     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
391     by other runtimes in the future too. The current implementation only
392     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
393     future.
394 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
395     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
396     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
397     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
398     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
399     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
400     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
401     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
402     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
403     returned in callee-saved registers.
405     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
406       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
407       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
409     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
410     that don't need to call out to any other functions.
412     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
413     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
414     experimental at this time.
415 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
416     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
417     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
418     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
419     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
420     sequence.
422     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
423     preserving as many registers as possible (all the registers that are
424     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
426     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
427     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
428     caller/callee-saved registers.
430     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
431     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
433     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
434       RDI and RAX.
435 "``swiftcc``" - This calling convention is used for Swift language.
436     - On X86-64 RCX and R8 are available for additional integer returns, and
437       XMM2 and XMM3 are available for additional FP/vector returns.
438     - On iOS platforms, we use AAPCS-VFP calling convention.
439 "``cc <n>``" - Numbered convention
440     Any calling convention may be specified by number, allowing
441     target-specific calling conventions to be used. Target specific
442     calling conventions start at 64.
444 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
445 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
446 convention.
448 .. _visibilitystyles:
450 Visibility Styles
451 -----------------
453 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
454 styles:
456 "``default``" - Default style
457     On targets that use the ELF object file format, default visibility
458     means that the declaration is visible to other modules and, in
459     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
460     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
461     to other modules. Default visibility corresponds to "external
462     linkage" in the language.
463 "``hidden``" - Hidden style
464     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
465     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
466     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
467     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
468     library) can reference it directly.
469 "``protected``" - Protected style
470     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
471     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
472     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
473     cannot be overridden by another module.
475 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
476 visibility.
478 .. _dllstorageclass:
480 DLL Storage Classes
481 -------------------
483 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
484 DLL storage class:
486 ``dllimport``
487     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
488     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
489     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
490     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
491 ``dllexport``
492     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
493     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
494     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
495     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
496     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
497     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
499 .. _tls_model:
501 Thread Local Storage Models
502 ---------------------------
504 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
505 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
506 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
507 TLS model may be specified:
509 ``localdynamic``
510     For variables that are only used within the current shared library.
511 ``initialexec``
512     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
513 ``localexec``
514     For variables defined in the executable and only used within it.
516 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
518 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
519 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
520 more information on under which circumstances the different models may
521 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
522 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
524 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
525 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
527 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
528 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
530 .. _runtime_preemption_model:
532 Runtime Preemption Specifiers
533 -----------------------------
535 Global variables, functions and aliases may have an optional runtime preemption
536 specifier. If a preemption specifier isn't given explicitly, then a
537 symbol is assumed to be ``dso_preemptable``.
539 ``dso_preemptable``
540     Indicates that the function or variable may be replaced by a symbol from
541     outside the linkage unit at runtime.
543 ``dso_local``
544     The compiler may assume that a function or variable marked as ``dso_local``
545     will resolve to a symbol within the same linkage unit. Direct access will
546     be generated even if the definition is not within this compilation unit.
548 .. _namedtypes:
550 Structure Types
551 ---------------
553 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
554 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
555 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
556 to forward declare a type that is not yet available.
558 An example of an identified structure specification is:
560 .. code-block:: llvm
562     %mytype = type { %mytype*, i32 }
564 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
565 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
567 .. _nointptrtype:
569 Non-Integral Pointer Type
570 -------------------------
572 Note: non-integral pointer types are a work in progress, and they should be
573 considered experimental at this time.
575 LLVM IR optionally allows the frontend to denote pointers in certain address
576 spaces as "non-integral" via the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
577 Non-integral pointer types represent pointers that have an *unspecified* bitwise
578 representation; that is, the integral representation may be target dependent or
579 unstable (not backed by a fixed integer).
581 ``inttoptr`` instructions converting integers to non-integral pointer types are
582 ill-typed, and so are ``ptrtoint`` instructions converting values of
583 non-integral pointer types to integers.  Vector versions of said instructions
584 are ill-typed as well.
586 .. _globalvars:
588 Global Variables
589 ----------------
591 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
592 instead of run-time.
594 Global variable definitions must be initialized.
596 Global variables in other translation units can also be declared, in which
597 case they don't have an initializer.
599 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
600 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified. If there
601 is a mismatch between the explicit or inferred section information for the
602 variable declaration and its definition the resulting behavior is undefined.
604 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
605 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
606 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
607 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
608 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
609 variable.
611 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
612 constant, even if the final definition of the global is not. This
613 capability can be used to enable slightly better optimization of the
614 program, but requires the language definition to guarantee that
615 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
616 units that do not include the definition.
618 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
619 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
620 always define a pointer to their "content" type because they describe a
621 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
622 pointers.
624 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
625 that the address is not significant, only the content. Constants marked
626 like this can be merged with other constants if they have the same
627 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
628 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
629 whose address is significant.
631 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
632 not be significant within the module.
634 A global variable may be declared to reside in a target-specific
635 numbered address space. For targets that support them, address spaces
636 may affect how optimizations are performed and/or what target
637 instructions are used to access the variable. The default address space
638 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
640 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
641 target supports it, it will emit globals to the section specified.
642 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
643 support.
645 External declarations may have an explicit section specified. Section
646 information is retained in LLVM IR for targets that make use of this
647 information. Attaching section information to an external declaration is an
648 assertion that its definition is located in the specified section. If the
649 definition is located in a different section, the behavior is undefined.
651 By default, global initializers are optimized by assuming that global
652 variables defined within the module are not modified from their
653 initial values before the start of the global initializer. This is
654 true even for variables potentially accessible from outside the
655 module, including those with external linkage or appearing in
656 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
657 by marking the variable with ``externally_initialized``.
659 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
660 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
661 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
662 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
663 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
664 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
665 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
666 assume that the globals are densely packed in their section and try to
667 iterate over them as an array, alignment padding would break this
668 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
670 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
671 an optional :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`,
672 an optional :ref:`global attributes <glattrs>` and
673 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`.
675 Variables and aliases can have a
676 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
678 Syntax::
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)*
688 For example, the following defines a global in a numbered address space
689 with an initializer, section, and alignment:
691 .. code-block:: llvm
693     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
695 The following example just declares a global variable
697 .. code-block:: llvm
699    @G = external global i32
701 The following example defines a thread-local global with the
702 ``initialexec`` TLS model:
704 .. code-block:: llvm
706     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
708 .. _functionstructure:
710 Functions
711 ---------
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.
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>`.
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.
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>`.
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.
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.
766 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
767 be significant and two identical functions can be merged.
769 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
770 not be significant within the module.
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>`.
775 Syntax::
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)* { ... }
784 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
785 argument is of the following form:
787 Syntax::
789    <type> [parameter Attrs] [name]
792 .. _langref_aliases:
794 Aliases
795 -------
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.
800 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
801 constant expression.
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>`.
808 Syntax::
810     @<Name> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
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.
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.
820 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
821 not be significant within the module.
823 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
824 some can only be checked when producing an object file:
826 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
827   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
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.
833 * No global value in the expression can be a declaration, since that
834   would require a relocation, which is not possible.
836 .. _langref_ifunc:
838 IFuncs
839 -------
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.
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.
847 IFunc may have an optional :ref:`linkage type <linkage>` and an optional
848 :ref:`visibility style <visibility>`.
850 Syntax::
852     @<Name> = [Linkage] [Visibility] ifunc <IFuncTy>, <ResolverTy>* @<Resolver>
855 .. _langref_comdats:
857 Comdats
858 -------
860 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
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.
867 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
868 choose between keys in two different object files.
870 Syntax::
872     $<Name> = comdat SelectionKind
874 The selection kind must be one of the following:
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.
889 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs, and ELF and WebAssembly
890 only support ``any`` as a selection kind.
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:
895 .. code-block:: text
897    $foo = comdat largest
898    @foo = global i32 2, comdat($foo)
900    define void @bar() comdat($foo) {
901      ret void
902    }
904 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
905 the global name:
907 .. code-block:: text
909   $foo = comdat any
910   @foo = global i32 2, comdat
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.
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.
928 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
929 For example:
931 .. code-block:: text
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)
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.
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`).
949 .. _namedmetadatastructure:
951 Named Metadata
952 --------------
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.
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.
963 Syntax::
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}
972 .. _paramattrs:
974 Parameter Attributes
975 --------------------
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.
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:
988 .. code-block:: llvm
990     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
991     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
992     declare signext i8 @returns_signed_char()
994 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
995 ``readonly``) come immediately after the argument list.
997 Currently, only the following parameter attributes are defined:
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.
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.
1033 .. _attr_inalloca:
1035 ``inalloca``
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.
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.
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>`.
1059     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
1060     attribute.
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.
1070 .. _attr_align:
1072 ``align <n>``
1073     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
1074     have the specified alignment.
1076     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
1077     ``byval`` attribute.
1079 .. _noalias:
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>`.
1091     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1092     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
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.
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.
1108 .. _nest:
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
1180 .. _gc:
1182 Garbage Collector Strategy Names
1183 --------------------------------
1185 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1186 string:
1188 .. code-block:: llvm
1190     define void @f() gc "name" { ... }
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.
1199 .. _prefixdata:
1201 Prefix Data
1202 -----------
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.
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``,
1217 .. code-block:: llvm
1219     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1221 The prefix data can be referenced as,
1223 .. code-block:: llvm
1225     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1226     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1227     %b = load i32, i32* %a
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.
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.
1241 .. _prologuedata:
1243 Prologue Data
1244 -------------
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.
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.
1259 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1260 which encodes the ``nop`` instruction:
1262 .. code-block:: text
1264     define void @f() prologue i8 144 { ... }
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``:
1270 .. code-block:: text
1272     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1274     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
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.
1280 .. _personalityfn:
1282 Personality Function
1283 --------------------
1285 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1286 to use for exception handling.
1288 .. _attrgrp:
1290 Attribute Groups
1291 ----------------
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.
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.
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:
1307 .. code-block:: llvm
1309    ; Target-independent attributes:
1310    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1312    ; Target-dependent attributes:
1313    attributes #1 = { "no-sse" }
1315    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1316    define void @f() #0 #1 { ... }
1318 .. _fnattrs:
1320 Function Attributes
1321 -------------------
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.
1328 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1329 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1330 example:
1332 .. code-block:: llvm
1334     define void @f() noinline { ... }
1335     define void @f() alwaysinline { ... }
1336     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1337     define void @f() optsize { ... }
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.
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.
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.
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.
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.
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:
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.
1519        ``"prologue-short-redirect"`` is currently only supported on
1520        x86-64.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
1611     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1612     in order to specify that function reads only from its arguments.
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.
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. This is a best-effort attempt to
1647     mitigate all known speculative execution information leak vulnerabilities
1648     that are based on the fundamental principles of modern processors'
1649     speculative execution. These vulnerabilities are classified as "Spectre
1650     variant #1" vulnerabilities typically. Notably, this does not attempt to
1651     mitigate any vulnerabilities where the speculative execution and/or
1652     prediction devices of specific processors can be *completely* undermined
1653     (such as "Branch Target Injection", a.k.a, "Spectre variant #2"). Instead,
1654     this is a target-independent request to harden against the completely
1655     generic risk posed by speculative execution to incorrectly load secret data,
1656     making it available to some micro-architectural side-channel for information
1657     leak. For a processor without any speculative execution or predictors, this
1658     is expected to be a no-op.
1660     When inlining, the attribute is sticky. Inlining a function that carries
1661     this attribute will cause the caller to gain the attribute. This is intended
1662     to provide a maximally conservative model where the code in a function
1663     annotated with this attribute will always (even after inlining) end up
1664     hardened.
1665 ``speculatable``
1666     This function attribute indicates that the function does not have any
1667     effects besides calculating its result and does not have undefined behavior.
1668     Note that ``speculatable`` is not enough to conclude that along any
1669     particular execution path the number of calls to this function will not be
1670     externally observable. This attribute is only valid on functions
1671     and declarations, not on individual call sites. If a function is
1672     incorrectly marked as speculatable and really does exhibit
1673     undefined behavior, the undefined behavior may be observed even
1674     if the call site is dead code.
1676 ``ssp``
1677     This attribute indicates that the function should emit a stack
1678     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1679     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1680     return from the function to see if it has been overwritten. A
1681     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1682     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1684     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1685     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1686     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1687       ``ssp-buffer-size``.
1689     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1690     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1692     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1693     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1694     function will have an ``ssp`` attribute.
1695 ``sspreq``
1696     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1697     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1698     attribute.
1700     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1701     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1702     The specific layout rules are:
1704     #. Large arrays and structures containing large arrays
1705        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1706     #. Small arrays and structures containing small arrays
1707        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1708     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1709        protector.
1711     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1712     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1713     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1714     an ``sspreq`` attribute.
1715 ``sspstrong``
1716     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1717     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1718     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1719     will enable protectors for functions with:
1721     - Arrays of any size and type
1722     - Aggregates containing an array of any size and type.
1723     - Calls to alloca().
1724     - Local variables that have had their address taken.
1726     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1727     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1728     The specific layout rules are:
1730     #. Large arrays and structures containing large arrays
1731        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1732     #. Small arrays and structures containing small arrays
1733        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1734     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1735        protector.
1737     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1739     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1740     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1741     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1742 ``strictfp``
1743     This attribute indicates that the function was called from a scope that
1744     requires strict floating-point semantics.  LLVM will not attempt any
1745     optimizations that require assumptions about the floating-point rounding
1746     mode or that might alter the state of floating-point status flags that
1747     might otherwise be set or cleared by calling this function.
1748 ``"thunk"``
1749     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1750     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1751     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1752     match the thunk target prototype.
1753 ``uwtable``
1754     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1755     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1756     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1757     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1758     units.
1759 ``nocf_check``
1760     This attribute indicates that no control-flow check will be performed on
1761     the attributed entity. It disables -fcf-protection=<> for a specific
1762     entity to fine grain the HW control flow protection mechanism. The flag
1763     is target independent and currently appertains to a function or function
1764     pointer.
1765 ``shadowcallstack``
1766     This attribute indicates that the ShadowCallStack checks are enabled for
1767     the function. The instrumentation checks that the return address for the
1768     function has not changed between the function prolog and eiplog. It is
1769     currently x86_64-specific.
1771 .. _glattrs:
1773 Global Attributes
1774 -----------------
1776 Attributes may be set to communicate additional information about a global variable.
1777 Unlike :ref:`function attributes <fnattrs>`, attributes on a global variable
1778 are grouped into a single :ref:`attribute group <attrgrp>`.
1780 .. _opbundles:
1782 Operand Bundles
1783 ---------------
1785 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1786 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1787 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1788 incorrect and will change program semantics.
1790 Syntax::
1792     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1793     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1794     bundle operand ::= SSA value
1795     tag ::= string constant
1797 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1798 given function may be called from multiple places with different kinds
1799 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1800 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1801 callee being dispatched to.
1803 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1804 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1805 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1806 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1807 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1808 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1809 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1810 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1811 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1813 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1814   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1815 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1816   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1817   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1818   callsite specific attributes.
1819 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1820   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1821   usual as long as they take into account the first two properties.
1823 More specific types of operand bundles are described below.
1825 .. _deopt_opbundles:
1827 Deoptimization Operand Bundles
1828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1830 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1831 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1832 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1833 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1834 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1835 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1836 out of scope for the language reference, but it usually involves
1837 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1839 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1840 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1841 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1842 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1843 operand bundles do not capture their operands except during
1844 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1845 compiled frame.
1847 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1848 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1849 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1850 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1851 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1852 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1853 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1854 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1856 .. code-block:: llvm
1858     define void @f() {
1859       call void @x()  ;; no deopt state
1860       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1861       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1862       ret void
1863     }
1865     define void @g() {
1866       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1867       ret void
1868     }
1870 will result in
1872 .. code-block:: llvm
1874     define void @g() {
1875       call void @x()  ;; still no deopt state
1876       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1877       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1878       ret void
1879     }
1881 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1882 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1883 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1884 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1885 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1887 .. _ob_funclet:
1889 Funclet Operand Bundles
1890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1892 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1893 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1894 is within a particular funclet.  There can be at most one
1895 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1896 exactly one bundle operand.
1898 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1899 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1900 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1902 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1903   intrinsic, or
1904 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1905   not-yet-exited funclet EH pad.
1907 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1908 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1910 GC Transition Operand Bundles
1911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1913 GC transition operand bundles are characterized by the
1914 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
1915 call as a transition between a function with one GC strategy to a
1916 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
1917 between GC strategies requires additional code generation at the call
1918 site, these bundles may contain any values that are needed by the
1919 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
1920 <gc_transition_args>`.
1922 .. _moduleasm:
1924 Module-Level Inline Assembly
1925 ----------------------------
1927 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1928 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1929 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1930 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1932 .. code-block:: llvm
1934     module asm "inline asm code goes here"
1935     module asm "more can go here"
1937 The strings can contain any character by escaping non-printable
1938 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1939 two digit hex code for the number.
1941 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1942 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1944 .. _langref_datalayout:
1946 Data Layout
1947 -----------
1949 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1950 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1951 simply:
1953 .. code-block:: llvm
1955     target datalayout = "layout specification"
1957 The *layout specification* consists of a list of specifications
1958 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1959 with a letter and may include other information after the letter to
1960 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1961 as follows:
1963 ``E``
1964     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1965     the bits with the most significance have the lowest address
1966     location.
1967 ``e``
1968     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1969     is, the bits with the least significance have the lowest address
1970     location.
1971 ``S<size>``
1972     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1973     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1974     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1975     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1976     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1977     alignment promotions.
1978 ``P<address space>``
1979     Specifies the address space that corresponds to program memory.
1980     Harvard architectures can use this to specify what space LLVM
1981     should place things such as functions into. If omitted, the
1982     program memory space defaults to the default address space of 0,
1983     which corresponds to a Von Neumann architecture that has code
1984     and data in the same space.
1985 ``A<address space>``
1986     Specifies the address space of objects created by '``alloca``'.
1987     Defaults to the default address space of 0.
1988 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>:<idx>``
1989     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1990     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. The fourth parameter
1991     ``<idx>`` is a size of index that used for address calculation. If not
1992     specified, the default index size is equal to the pointer size. All sizes
1993     are in bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1994     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1995     in the range [1,2^23).
1996 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1997     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1998     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1999 ``v<size>:<abi>:<pref>``
2000     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
2001     ``<size>``.
2002 ``f<size>:<abi>:<pref>``
2003     This specifies the alignment for a floating-point type of a given bit
2004     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
2005     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
2006     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
2007     targets.
2008 ``a:<abi>:<pref>``
2009     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
2010 ``m:<mangling>``
2011     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. Symbols
2012     prefixed with the mangling escape character ``\01`` are passed through
2013     directly to the assembler without the escape character. The mangling style
2014     options are
2016     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
2017     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
2018     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
2019       symbols get a ``_`` prefix.
2020     * ``x``: Windows x86 COFF mangling: Private symbols get the usual prefix.
2021       Regular C symbols get a ``_`` prefix. Functions with ``__stdcall``,
2022       ``__fastcall``, and ``__vectorcall`` have custom mangling that appends
2023       ``@N`` where N is the number of bytes used to pass parameters. C++ symbols
2024       starting with ``?`` are not mangled in any way.
2025     * ``w``: Windows COFF mangling: Similar to ``x``, except that normal C
2026       symbols do not receive a ``_`` prefix.
2027 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
2028     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
2029     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
2030     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
2031     this set are considered to support most general arithmetic operations
2032     efficiently.
2033 ``ni:<address space0>:<address space1>:<address space2>...``
2034     This specifies pointer types with the specified address spaces
2035     as :ref:`Non-Integral Pointer Type <nointptrtype>` s.  The ``0``
2036     address space cannot be specified as non-integral.
2038 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
2039 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
2040 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
2042 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
2043 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
2044 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
2045 specifications are given in this list:
2047 -  ``E`` - big endian
2048 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
2049 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
2050    same as the default address space.
2051 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
2052 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
2053 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
2054 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
2055 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
2056 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
2057    alignment of 64-bits
2058 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
2059 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
2060 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
2061 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
2062 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
2063 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
2064 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
2066 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
2067 following rules:
2069 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
2070    that specification is used.
2071 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
2072    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
2073    sought type is used. If none of the specifications are larger than
2074    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
2075    given the default specifications above, the i7 type will use the
2076    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
2077    alignment of i64 (largest specified).
2078 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
2079    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
2080    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
2081    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
2083 The function of the data layout string may not be what you expect.
2084 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
2085 the code generator should use.
2087 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
2088 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
2089 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
2090 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
2091 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
2092 don't specify the string, the default specifications will be used to
2093 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
2094 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
2095 these default specifications.
2097 .. _langref_triple:
2099 Target Triple
2100 -------------
2102 A module may specify a target triple string that describes the target
2103 host. The syntax for the target triple is simply:
2105 .. code-block:: llvm
2107     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
2109 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
2110 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
2114     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
2115     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
2117 This information is passed along to the backend so that it generates
2118 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
2119 command line with the ``-mtriple`` command line option.
2121 .. _pointeraliasing:
2123 Pointer Aliasing Rules
2124 ----------------------
2126 Any memory access must be done through a pointer value associated with
2127 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
2128 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
2129 to the following rules:
2131 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
2132    value it is *based* on.
2133 -  An address of a global variable is associated with the address range
2134    of the variable's storage.
2135 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
2136    address range of the allocated storage.
2137 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
2138    address.
2139 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
2140    a function not defined within LLVM may be associated with address
2141    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
2142    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
2143    allocated by mechanisms provided by LLVM.
2145 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
2146 following rules:
2148 -  A pointer value formed from a scalar ``getelementptr`` operation is *based* on
2149    the pointer-typed operand of the ``getelementptr``.
2150 -  The pointer in lane *l* of the result of a vector ``getelementptr`` operation
2151    is *based* on the pointer in lane *l* of the vector-of-pointers-typed operand
2152    of the ``getelementptr``.
2153 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
2154    ``bitcast``.
2155 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
2156    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
2157    the pointer's value.
2158 -  The "*based* on" relationship is transitive.
2160 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
2161 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
2163 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
2164 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
2165 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
2166 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
2167 alignment of the store.
2169 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
2170 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
2171 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
2172 which specialized optimization passes may use to implement type-based
2173 alias analysis.
2175 .. _volatile:
2177 Volatile Memory Accesses
2178 ------------------------
2180 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
2181 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
2182 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
2183 volatile operations or change their order of execution relative to other
2184 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
2185 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
2186 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
2188 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
2189 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
2190 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
2191 target-legal volatile load/store instructions.
2193 .. admonition:: Rationale
2195  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
2196  data width to be executed as single instruction. For example, in C
2197  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
2198  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
2199  frontend upholds these expectations, which are intentionally
2200  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
2201  do not violate the frontend's contract with the language.
2203 .. _memmodel:
2205 Memory Model for Concurrent Operations
2206 --------------------------------------
2208 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
2209 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
2210 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
2211 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
2213 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
2215 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
2216 that
2218 -  Is a superset of single-thread program order, and
2219 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
2220    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
2221    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
2222    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
2223    Constraints <ordering>`).
2225 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
2226 between a thread and signals executing inside that thread.
2228 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
2229 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
2230 (defined) write operations (store instructions, atomic
2231 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
2232 section, initialized globals are considered to have a write of the
2233 initializer which is atomic and happens before any other read or write
2234 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
2235 may see any write to the same byte, except:
2237 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
2238    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
2239    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
2240 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
2241    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
2243 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
2245 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
2246    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
2247    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
2248    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
2249    synchronization.)
2250 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
2251    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
2252 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
2253    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
2254 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
2255    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
2256    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
2257    constraints on how the choice is made.
2258 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
2260 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
2261 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
2262 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
2263 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
2264 than one instruction to read the series of bytes.
2266 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
2267 model places only one restriction on IR transformations on top of what
2268 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
2269 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
2270 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
2271 from an address, introducing a store can change a load that may see
2272 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
2274 .. _ordering:
2276 Atomic Memory Ordering Constraints
2277 ----------------------------------
2279 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
2280 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
2281 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
2282 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
2283 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
2284 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
2285 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
2286 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
2287 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
2288 differently since they don't take an address. See that instruction's
2289 documentation for details.
2291 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
2292 :doc:`Atomics`.
2294 ``unordered``
2295     The set of values that can be read is governed by the happens-before
2296     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
2297     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
2298     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
2299     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
2300     to make them atomic in any interesting way.
2301 ``monotonic``
2302     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
2303     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
2304     address. All modification orders must be compatible with the
2305     happens-before order. There is no guarantee that the modification
2306     orders can be combined to a global total order for the whole program
2307     (and this often will not be possible). The read in an atomic
2308     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
2309     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
2310     order immediately before the value it writes. If one atomic read
2311     happens before another atomic read of the same address, the later
2312     read must see the same value or a later value in the address's
2313     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2314     stronger) operations on the same address. If an address is written
2315     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2316     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2317     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2318     ``memory_order_relaxed``.
2319 ``acquire``
2320     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2321     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2322     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2323 ``release``
2324     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2325     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2326     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2327     complete description; see the C++0x definition of a release
2328     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2329     ``memory_order_release``.
2330 ``acq_rel`` (acquire+release)
2331     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2332     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2333 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2334     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2335     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2336     writes), there is a global total order on all
2337     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2338     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2339     modification orders of all the affected addresses. Each
2340     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2341     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2342     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2344 .. _syncscope:
2346 If an atomic operation is marked ``syncscope("singlethread")``, it only
2347 *synchronizes with* and only participates in the seq\_cst total orderings of
2348 other operations running in the same thread (for example, in signal handlers).
2350 If an atomic operation is marked ``syncscope("<target-scope>")``, where
2351 ``<target-scope>`` is a target specific synchronization scope, then it is target
2352 dependent if it *synchronizes with* and participates in the seq\_cst total
2353 orderings of other operations.
2355 Otherwise, an atomic operation that is not marked ``syncscope("singlethread")``
2356 or ``syncscope("<target-scope>")`` *synchronizes with* and participates in the
2357 seq\_cst total orderings of other operations that are not marked
2358 ``syncscope("singlethread")`` or ``syncscope("<target-scope>")``.
2360 .. _floatenv:
2362 Floating-Point Environment
2363 --------------------------
2365 The default LLVM floating-point environment assumes that floating-point
2366 instructions do not have side effects. Results assume the round-to-nearest
2367 rounding mode. No floating-point exception state is maintained in this
2368 environment. Therefore, there is no attempt to create or preserve invalid
2369 operation (SNaN) or division-by-zero exceptions.
2371 The benefit of this exception-free assumption is that floating-point
2372 operations may be speculated freely without any other fast-math relaxations
2373 to the floating-point model.
2375 Code that requires different behavior than this should use the
2376 :ref:`Constrained Floating-Point Intrinsics <constrainedfp>`.
2378 .. _fastmath:
2380 Fast-Math Flags
2381 ---------------
2383 LLVM IR floating-point operations (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2384 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2385 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) and :ref:`call <i_call>`
2386 may use the following flags to enable otherwise unsafe
2387 floating-point transformations.
2389 ``nnan``
2390    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2391    NaN. If an argument is a nan, or the result would be a nan, it produces
2392    a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2394 ``ninf``
2395    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2396    +/-Inf. If an argument is +/-Inf, or the result would be +/-Inf, it
2397    produces a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2399 ``nsz``
2400    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2401    argument or result as insignificant.
2403 ``arcp``
2404    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2405    argument rather than perform division.
2407 ``contract``
2408    Allow floating-point contraction (e.g. fusing a multiply followed by an
2409    addition into a fused multiply-and-add).
2411 ``afn``
2412    Approximate functions - Allow substitution of approximate calculations for
2413    functions (sin, log, sqrt, etc). See floating-point intrinsic definitions
2414    for places where this can apply to LLVM's intrinsic math functions.
2416 ``reassoc``
2417    Allow reassociation transformations for floating-point instructions.
2418    This may dramatically change results in floating-point.
2420 ``fast``
2421    This flag implies all of the others.
2423 .. _uselistorder:
2425 Use-list Order Directives
2426 -------------------------
2428 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2429 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2430 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2431 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2433 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2434 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2435 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2437 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2438 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2439 function's scope.
2441 :Syntax:
2445     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2446     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2448 :Examples:
2452     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2453     entry:
2454       ; ... instructions ...
2455     bb:
2456       ; ... instructions ...
2458       ; At function scope.
2459       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2460       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2461     }
2463     ; At global scope.
2464     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2465     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2466     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2467     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2469 .. _source_filename:
2471 Source Filename
2472 ---------------
2474 The *source filename* string is set to the original module identifier,
2475 which will be the name of the compiled source file when compiling from
2476 source through the clang front end, for example. It is then preserved through
2477 the IR and bitcode.
2479 This is currently necessary to generate a consistent unique global
2480 identifier for local functions used in profile data, which prepends the
2481 source file name to the local function name.
2483 The syntax for the source file name is simply:
2485 .. code-block:: text
2487     source_filename = "/path/to/source.c"
2489 .. _typesystem:
2491 Type System
2492 ===========
2494 The LLVM type system is one of the most important features of the
2495 intermediate representation. Being typed enables a number of
2496 optimizations to be performed on the intermediate representation
2497 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2498 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2499 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2500 not feasible to perform on normal three address code representations.
2502 .. _t_void:
2504 Void Type
2505 ---------
2507 :Overview:
2510 The void type does not represent any value and has no size.
2512 :Syntax:
2517       void
2520 .. _t_function:
2522 Function Type
2523 -------------
2525 :Overview:
2528 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2529 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2530 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2531 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2533 :Syntax:
2537       <returntype> (<parameter list>)
2539 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2540 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2541 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2542 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2543 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2544 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2546 :Examples:
2548 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2549 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2550 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2551 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2552 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2553 | ``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. |
2554 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2555 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2556 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2558 .. _t_firstclass:
2560 First Class Types
2561 -----------------
2563 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2564 Values of these types are the only ones which can be produced by
2565 instructions.
2567 .. _t_single_value:
2569 Single Value Types
2570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2572 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2574 .. _t_integer:
2576 Integer Type
2577 """"""""""""
2579 :Overview:
2581 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2582 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2583 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2585 :Syntax:
2589       iN
2591 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2592 value.
2594 Examples:
2595 *********
2597 +----------------+------------------------------------------------+
2598 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2599 +----------------+------------------------------------------------+
2600 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2601 +----------------+------------------------------------------------+
2602 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2603 +----------------+------------------------------------------------+
2605 .. _t_floating:
2607 Floating-Point Types
2608 """"""""""""""""""""
2610 .. list-table::
2611    :header-rows: 1
2613    * - Type
2614      - Description
2616    * - ``half``
2617      - 16-bit floating-point value
2619    * - ``float``
2620      - 32-bit floating-point value
2622    * - ``double``
2623      - 64-bit floating-point value
2625    * - ``fp128``
2626      - 128-bit floating-point value (112-bit mantissa)
2628    * - ``x86_fp80``
2629      -  80-bit floating-point value (X87)
2631    * - ``ppc_fp128``
2632      - 128-bit floating-point value (two 64-bits)
2634 The binary format of half, float, double, and fp128 correspond to the
2635 IEEE-754-2008 specifications for binary16, binary32, binary64, and binary128
2636 respectively.
2638 X86_mmx Type
2639 """"""""""""
2641 :Overview:
2643 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2644 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2645 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2646 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2647 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2648 of this type.
2650 :Syntax:
2654       x86_mmx
2657 .. _t_pointer:
2659 Pointer Type
2660 """"""""""""
2662 :Overview:
2664 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2665 commonly used to reference objects in memory.
2667 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2668 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2669 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2670 are target-specific.
2672 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2673 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2675 :Syntax:
2679       <type> *
2681 :Examples:
2683 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2684 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2685 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2686 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2687 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2688 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2689 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2691 .. _t_vector:
2693 Vector Type
2694 """""""""""
2696 :Overview:
2698 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2699 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2700 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2701 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2702 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2704 :Syntax:
2708       < <# elements> x <elementtype> >
2710 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2711 elementtype may be any integer, floating-point or pointer type. Vectors
2712 of size zero are not allowed.
2714 :Examples:
2716 +-------------------+--------------------------------------------------+
2717 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2718 +-------------------+--------------------------------------------------+
2719 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2720 +-------------------+--------------------------------------------------+
2721 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2722 +-------------------+--------------------------------------------------+
2723 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2724 +-------------------+--------------------------------------------------+
2726 .. _t_label:
2728 Label Type
2729 ^^^^^^^^^^
2731 :Overview:
2733 The label type represents code labels.
2735 :Syntax:
2739       label
2741 .. _t_token:
2743 Token Type
2744 ^^^^^^^^^^
2746 :Overview:
2748 The token type is used when a value is associated with an instruction
2749 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2750 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2751 :ref:`select <i_select>` of type token.
2753 :Syntax:
2757       token
2761 .. _t_metadata:
2763 Metadata Type
2764 ^^^^^^^^^^^^^
2766 :Overview:
2768 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2769 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2771 :Syntax:
2775       metadata
2777 .. _t_aggregate:
2779 Aggregate Types
2780 ^^^^^^^^^^^^^^^
2782 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2783 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2784 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2785 aggregate types.
2787 .. _t_array:
2789 Array Type
2790 """"""""""
2792 :Overview:
2794 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2795 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2796 elements) and an underlying data type.
2798 :Syntax:
2802       [<# elements> x <elementtype>]
2804 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2805 be any type with a size.
2807 :Examples:
2809 +------------------+--------------------------------------+
2810 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2811 +------------------+--------------------------------------+
2812 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2813 +------------------+--------------------------------------+
2814 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2815 +------------------+--------------------------------------+
2817 Here are some examples of multidimensional arrays:
2819 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2820 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2821 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2822 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating-point values.   |
2823 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2824 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2825 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2827 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2828 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2829 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2830 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2831 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2832 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2833 example.
2835 .. _t_struct:
2837 Structure Type
2838 """"""""""""""
2840 :Overview:
2842 The structure type is used to represent a collection of data members
2843 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2844 a size.
2846 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2847 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2848 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2849 '``insertvalue``' instructions.
2851 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2852 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2853 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2854 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2855 required to match what the underlying code generator expects.
2857 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2858 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2859 identified types are always defined at the top level with a name.
2860 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2861 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2862 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2864 :Syntax:
2868       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2869       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2871 :Examples:
2873 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2874 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2875 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2876 | ``{ 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``.  |
2877 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2878 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2879 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2881 .. _t_opaque:
2883 Opaque Structure Types
2884 """"""""""""""""""""""
2886 :Overview:
2888 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2889 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2890 notion of a forward declared structure.
2892 :Syntax:
2896       %X = type opaque
2897       %52 = type opaque
2899 :Examples:
2901 +--------------+-------------------+
2902 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2903 +--------------+-------------------+
2905 .. _constants:
2907 Constants
2908 =========
2910 LLVM has several different basic types of constants. This section
2911 describes them all and their syntax.
2913 Simple Constants
2914 ----------------
2916 **Boolean constants**
2917     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2918     of the ``i1`` type.
2919 **Integer constants**
2920     Standard integers (such as '4') are constants of the
2921     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2922     integer types.
2923 **Floating-point constants**
2924     Floating-point constants use standard decimal notation (e.g.
2925     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2926     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2927     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2928     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2929     decimal in binary. Floating-point constants must have a 
2930     :ref:`floating-point <t_floating>` type.
2931 **Null pointer constants**
2932     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2933     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2934 **Token constants**
2935     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2936     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2938 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2939 floating-point constants. For example, the form
2940 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2941 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating-point
2942 constants are required (and the only time that they are generated by the
2943 disassembler) is when a floating-point constant must be emitted but it
2944 cannot be represented as a decimal floating-point number in a reasonable
2945 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2946 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2947 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2949 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2950 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2951 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2952 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2953 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2954 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2955 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2956 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2957 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2958 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2959 will only work if they match the long double format on your target.
2960 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2961 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2962 (sign bit at the left).
2964 There are no constants of type x86_mmx.
2966 .. _complexconstants:
2968 Complex Constants
2969 -----------------
2971 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2972 constants and smaller complex constants.
2974 **Structure constants**
2975     Structure constants are represented with notation similar to
2976     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2977     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2978     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2979     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2980     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2981     must match those specified by the type.
2982 **Array constants**
2983     Array constants are represented with notation similar to array type
2984     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2985     square brackets (``[]``)). For example:
2986     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2987     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2988     match those specified by the type. As a special case, character array
2989     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2990     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2991 **Vector constants**
2992     Vector constants are represented with notation similar to vector
2993     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2994     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2995     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2996     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2997     elements must match those specified by the type.
2998 **Zero initialization**
2999     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
3000     value to zero of *any* type, including scalar and
3001     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
3002     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
3003     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
3004 **Metadata node**
3005     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
3006     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
3007     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
3008     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
3009     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
3010     information such as debug info.
3012 Global Variable and Function Addresses
3013 --------------------------------------
3015 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
3016 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
3017 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
3018 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
3019 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
3020 file:
3022 .. code-block:: llvm
3024     @X = global i32 17
3025     @Y = global i32 42
3026     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
3028 .. _undefvalues:
3030 Undefined Values
3031 ----------------
3033 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
3034 indicates that the user of the value may receive an unspecified
3035 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
3036 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
3038 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
3039 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
3040 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
3041 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
3043 .. code-block:: llvm
3045       %A = add %X, undef
3046       %B = sub %X, undef
3047       %C = xor %X, undef
3048     Safe:
3049       %A = undef
3050       %B = undef
3051       %C = undef
3053 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
3054 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
3056 .. code-block:: llvm
3058       %A = or %X, undef
3059       %B = and %X, undef
3060     Safe:
3061       %A = -1
3062       %B = 0
3063     Safe:
3064       %A = %X  ;; By choosing undef as 0
3065       %B = %X  ;; By choosing undef as -1
3066     Unsafe:
3067       %A = undef
3068       %B = undef
3070 These logical operations have bits that are not always affected by the
3071 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
3072 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
3073 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
3074 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
3075 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
3076 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
3077 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
3078 allowing the '``or``' to be folded to -1.
3080 .. code-block:: llvm
3082       %A = select undef, %X, %Y
3083       %B = select undef, 42, %Y
3084       %C = select %X, %Y, undef
3085     Safe:
3086       %A = %X     (or %Y)
3087       %B = 42     (or %Y)
3088       %C = %Y
3089     Unsafe:
3090       %A = undef
3091       %B = undef
3092       %C = undef
3094 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
3095 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
3096 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
3097 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
3098 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
3099 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
3100 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
3102 .. code-block:: text
3104       %A = xor undef, undef
3106       %B = undef
3107       %C = xor %B, %B
3109       %D = undef
3110       %E = icmp slt %D, 4
3111       %F = icmp gte %D, 4
3113     Safe:
3114       %A = undef
3115       %B = undef
3116       %C = undef
3117       %D = undef
3118       %E = undef
3119       %F = undef
3121 This example points out that two '``undef``' operands are not
3122 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
3123 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
3124 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
3125 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
3126 its value over its "live range". This is true because the variable
3127 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
3128 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
3129 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
3130 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
3131 uses with" concept would not hold.
3133 .. code-block:: llvm
3135       %A = sdiv undef, %X
3136       %B = sdiv %X, undef
3137     Safe:
3138       %A = 0
3139     b: unreachable
3141 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
3142 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
3143 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
3144 operation can be constant folded to '``0``', because the '``undef``'
3145 could be zero, and zero divided by any value is zero.
3146 However, in the second example, we can make a more aggressive
3147 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
3148 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
3149 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
3150 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
3151 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
3152 optimizer can assume that it occurs in dead code.
3154 .. code-block:: text
3156     a:  store undef -> %X
3157     b:  store %X -> undef
3158     Safe:
3159     a: <deleted>
3160     b: unreachable
3162 A store *of* an undefined value can be assumed to not have any effect;
3163 we can assume that the value is overwritten with bits that happen to
3164 match what was already there. However, a store *to* an undefined
3165 location could clobber arbitrary memory, therefore, it has undefined
3166 behavior.
3168 .. _poisonvalues:
3170 Poison Values
3171 -------------
3173 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
3174 they also represent the fact that an instruction or constant expression
3175 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
3176 that results in undefined behavior.
3178 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
3179 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
3180 the ``nsw`` flag.
3182 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
3184 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
3185 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
3186    their dynamic predecessor basic block.
3187 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
3188    in the dynamic callers of their functions.
3189 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
3190    instructions that dynamically transfer control back to them.
3191 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
3192    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
3193    call instructions that dynamically transfer control back to them.
3194 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
3195    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
3196    (including loads and stores implied by intrinsics such as
3197    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
3198 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
3199    most recent preceding instruction with externally visible side
3200    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
3201    operations <volatile>`.)
3202 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
3203    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
3204    multiple successors and the instruction is always executed when
3205    control transfers to one of the successors, and may not be executed
3206    when control is transferred to another.
3207 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
3208    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
3209    be different if the terminator had transferred control to a different
3210    successor.
3211 -  Dependence is transitive.
3213 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
3214 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
3215 on a poison value has undefined behavior.
3217 Here are some examples:
3219 .. code-block:: llvm
3221     entry:
3222       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
3223       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
3224       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
3225       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
3227       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
3228       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
3230       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
3232       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
3233       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
3234       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
3235       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
3237       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
3238       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
3240     true:
3241       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
3242                                            ; it has undefined behavior.
3243       br label %end
3245     end:
3246       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
3247                                            ; Both edges into this PHI are
3248                                            ; control-dependent on %cmp, so this
3249                                            ; always results in a poison value.
3251       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
3252                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
3253                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
3255       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
3256                                            ; The same branch again, but this time the
3257                                            ; true block doesn't have side effects.
3259     second_true:
3260       ; No side effects!
3261       ret void
3263     second_end:
3264       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
3265                                            ; on the store in %end. Also, it is
3266                                            ; control-equivalent to %end, so this is
3267                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
3268                                            ; behavior in this example).
3270 .. _blockaddress:
3272 Addresses of Basic Blocks
3273 -------------------------
3275 ``blockaddress(@function, %block)``
3277 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
3278 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
3279 Taking the address of the entry block is illegal.
3281 This value only has defined behavior when used as an operand to the
3282 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
3283 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
3284 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
3285 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
3286 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
3287 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
3288 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
3289 instruction.
3291 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
3292 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
3294 .. _constantexprs:
3296 Constant Expressions
3297 --------------------
3299 Constant expressions are used to allow expressions involving other
3300 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
3301 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
3302 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
3303 The following is the syntax for constant expressions:
3305 ``trunc (CST to TYPE)``
3306     Perform the :ref:`trunc operation <i_trunc>` on constants.
3307 ``zext (CST to TYPE)``
3308     Perform the :ref:`zext operation <i_zext>` on constants.
3309 ``sext (CST to TYPE)``
3310     Perform the :ref:`sext operation <i_sext>` on constants.
3311 ``fptrunc (CST to TYPE)``
3312     Truncate a floating-point constant to another floating-point type.
3313     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
3314     must be floating-point.
3315 ``fpext (CST to TYPE)``
3316     Floating-point extend a constant to another type. The size of CST
3317     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
3318     floating-point.
3319 ``fptoui (CST to TYPE)``
3320     Convert a floating-point constant to the corresponding unsigned
3321     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3322     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3323     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3324     value won't fit in the integer type, the result is a
3325     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3326 ``fptosi (CST to TYPE)``
3327     Convert a floating-point constant to the corresponding signed
3328     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3329     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3330     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3331     value won't fit in the integer type, the result is a
3332     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3333 ``uitofp (CST to TYPE)``
3334     Convert an unsigned integer constant to the corresponding 
3335     floating-point constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point
3336     type.  CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3337     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3338 ``sitofp (CST to TYPE)``
3339     Convert a signed integer constant to the corresponding floating-point
3340     constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point type.
3341     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3342     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3343 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
3344     Perform the :ref:`ptrtoint operation <i_ptrtoint>` on constants.
3345 ``inttoptr (CST to TYPE)``
3346     Perform the :ref:`inttoptr operation <i_inttoptr>` on constants.
3347     This one is *really* dangerous!
3348 ``bitcast (CST to TYPE)``
3349     Convert a constant, CST, to another TYPE.
3350     The constraints of the operands are the same as those for the
3351     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`.
3352 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
3353     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
3354     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
3355     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
3356 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
3357     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
3358     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
3359     instruction, the index list may have one or more indexes, which are
3360     required to make sense for the type of "pointer to TY".
3361 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
3362     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
3363 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
3364     Perform the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
3365 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
3366     Perform the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
3367 ``extractelement (VAL, IDX)``
3368     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
3369     constants.
3370 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3371     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3372     constants.
3373 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3374     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3375     constants.
3376 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3377     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3378     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3379     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3380     least one index value must be specified.
3381 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3382     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3383     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3384     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3385     value must be specified.
3386 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3387     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3388     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3389     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3390     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3391     operations on floating-point values are allowed).
3393 Other Values
3394 ============
3396 .. _inlineasmexprs:
3398 Inline Assembler Expressions
3399 ----------------------------
3401 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3402 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3403 represents the inline assembler as a template string (containing the
3404 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3405 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3406 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3407 stack conservatively.
3409 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3410 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3411 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3412 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3413 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3415 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3416 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3417 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3418 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3419 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3420 syntax known to LLVM.
3422 LLVM also supports a few more substitions useful for writing inline assembly:
3424 - ``${:uid}``: Expands to a decimal integer unique to this inline assembly blob.
3425   This substitution is useful when declaring a local label. Many standard
3426   compiler optimizations, such as inlining, may duplicate an inline asm blob.
3427   Adding a blob-unique identifier ensures that the two labels will not conflict
3428   during assembly. This is used to implement `GCC's %= special format
3429   string <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html>`_.
3430 - ``${:comment}``: Expands to the comment character of the current target's
3431   assembly dialect. This is usually ``#``, but many targets use other strings,
3432   such as ``;``, ``//``, or ``!``.
3433 - ``${:private}``: Expands to the assembler private label prefix. Labels with
3434   this prefix will not appear in the symbol table of the assembled object.
3435   Typically the prefix is ``L``, but targets may use other strings. ``.L`` is
3436   relatively popular.
3438 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3439 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3440 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3441 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3442 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3443 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3444 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3445 assembly.
3447 An example inline assembler expression is:
3449 .. code-block:: llvm
3451     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3453 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3454 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3455 Thus, typically we have:
3457 .. code-block:: llvm
3459     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3461 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3462 marked as having side effects. This is done through the use of the
3463 '``sideeffect``' keyword, like so:
3465 .. code-block:: llvm
3467     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3469 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3470 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3471 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3472 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3473 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3474 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3476 .. code-block:: llvm
3478     call void asm alignstack "eieio", ""()
3480 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3481 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3482 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3483 the only supported dialects. An example is:
3485 .. code-block:: llvm
3487     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3489 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3490 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3491 keyword last.
3493 Inline Asm Constraint String
3494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3496 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3497 more constraint codes.
3499 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3500 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3501 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3502 second, etc.
3504 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3505 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3506 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3507 clobbers. They cannot be intermingled.
3509 There are also three different categories of constraint codes:
3511 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3512   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3513   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3514 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3515   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3516   modes used by the target.
3517 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3518   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3519   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3520   proper range for the instruction you wish to use it with.
3522 Output constraints
3523 """"""""""""""""""
3525 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3526 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3527 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3528 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3529 below about indirect outputs).
3531 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3532 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3533 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3534 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3535 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3536 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3537 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3538 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3539 output).
3541 Input constraints
3542 """""""""""""""""
3544 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3545 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3546 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3547 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3548 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3549 contain the same value.
3551 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3552 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3553 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3554 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3555 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3556 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3557 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3558 constraint).
3560 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3561 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3562 (even when the other input has the same value).
3564 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3565 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3567 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3568 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3569 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3570 registers, and all of them passed to the inline asm.
3572 However, this feature is often not as useful as you might think.
3574 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3575 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3576 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3577 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3578 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3579 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3581 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3582 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3583 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3584 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3585 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3586 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3587 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3588 use)
3590 Indirect inputs and outputs
3591 """""""""""""""""""""""""""
3593 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3594 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3595 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3596 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3597 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3598 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3599 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3600 memory location, instead of just read from it).
3602 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3603 address of a variable as a value.
3605 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3606 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3607 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3608 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3609 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3610 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3611 optimization passes. I would recommend not using it.)
3614 Clobber constraints
3615 """""""""""""""""""
3617 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3618 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3619 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3620 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3621 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3622 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3623 output.
3625 Note that clobbering named registers that are also present in output
3626 constraints is not legal.
3629 Constraint Codes
3630 """"""""""""""""
3631 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3633 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3634 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3635 (e.g. "``{eax}``").
3637 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3638 GCC's constraint codes.
3640 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3641 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3642 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3644 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3645 inline asm constraint list:
3647 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3648    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3649    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3650    constraint list.
3652 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3653    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3654    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3655    constraint list will be chosen together.
3657 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3658 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3659 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3660 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3662 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3663 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3664 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3665 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3666 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3667 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3668 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3669 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3670 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3671 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3672 intended.)
3674 Supported Constraint Code List
3675 """"""""""""""""""""""""""""""
3677 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3678 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3679 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3680 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3682 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3684 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3685 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3686   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3687   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3688 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3689   immediate, or a relocatable value.
3690 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3691 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3692 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3693   useful to pass a label for an asm branch or call.
3695   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3696      block without telling llvm about the control transfer???)
3698 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3700 Other constraints are target-specific:
3702 AArch64:
3704 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3705 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3706   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3707 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3708   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3709 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3710   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3711 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3712   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3713 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3714   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3715   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3716   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3717 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3718   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3719 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3720   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3721   well.)
3722 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3723 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3724 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3726 AMDGPU:
3728 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3729 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3730 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3733 All ARM modes:
3735 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3736   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3738 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3740 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3741 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3742 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3743 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3744   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3745   print the inverted value).
3746 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3747   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3748   value).
3749 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3750 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3751 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3752 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3753 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3754   as ``r``.
3755 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3756   invalid.
3757 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3758   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3759 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3760   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3761 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3762   ``q0-q8``.
3764 ARM's Thumb1 mode:
3766 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3767 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3768 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3769   some amount.
3770 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3771 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3772 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3773 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3774 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3775 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3776 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3777 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3778   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3779 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3780   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3781 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3782   ``q0-q8``.
3785 Hexagon:
3787 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3788   at the moment.
3789 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3791 MSP430:
3793 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3795 MIPS:
3797 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3798 - ``J``: An immediate integer zero.
3799 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3800 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3801 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3802 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3803 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3804 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3805   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3806 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3807   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3808   ``m``.
3809 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3810   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3811 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3812 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3813   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3814   argument modifier for compatibility with GCC.
3815 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3816   ``25``).
3817 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3818 - ``x``: Invalid.
3820 NVPTX:
3822 - ``b``: A 1-bit integer register.
3823 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3824 - ``r``: A 32-bit integer register.
3825 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3826 - ``f``: A 32-bit float register.
3827 - ``d``: A 64-bit float register.
3830 PowerPC:
3832 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3833 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3834 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3835 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3836 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3837 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3838 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3839 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3840   constant.
3841 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3842   treated the same as ``m``.
3843 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3844 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3845   ``R1-R31``).
3846 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3847   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3848 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3849   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3850   altivec vector register (``V0-V31``).
3852   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3853      is supposed to only use the altivec vector registers?
3855 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3856 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3857 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3858   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3859 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating-point register, from the full VSX register
3860   set.
3862 Sparc:
3864 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3865 - ``r``: A 32-bit integer register.
3866 - ``f``: Any floating-point register on SparcV8, or a floating-point
3867   register in the "low" half of the registers on SparcV9.
3868 - ``e``: Any floating-point register. (Same as ``f`` on SparcV8.)
3870 SystemZ:
3872 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3873 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3874 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3875 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3876 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3877 - ``Q``: A memory address operand with a base address and a 12-bit immediate
3878   unsigned displacement.
3879 - ``R``: A memory address operand with a base address, a 12-bit immediate
3880   unsigned displacement, and an index register.
3881 - ``S``: A memory address operand with a base address and a 20-bit immediate
3882   signed displacement.
3883 - ``T``: A memory address operand with a base address, a 20-bit immediate
3884   signed displacement, and an index register.
3885 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3886 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3887   address context evaluates as zero).
3888 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3889   (LLVM-specific)
3890 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating-point register.
3892 X86:
3894 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3895 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3896 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3897 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3898   0xffffffff.
3899 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3900 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3901 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3902 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3903 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3904 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3905 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3906   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3907   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3908 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3909   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3910 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3911 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3912   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3913 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3914 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3915 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3916   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3917   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3918   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3919 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3920 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3921   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3922   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3923   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3924   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3925   statement.
3927 XCore:
3929 - ``r``: A 32-bit integer register.
3932 .. _inline-asm-modifiers:
3934 Asm template argument modifiers
3935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3937 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3938 "``${0:n}``".
3940 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3941 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3942 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3943 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3945 Target-independent:
3947 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3948   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3949 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3950   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3951 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3952   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3954 AArch64:
3956 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3957   instead of ``x30``, print ``w30``.
3958 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3959 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3960   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3961   ``v*``.
3963 AMDGPU:
3965 - ``r``: No effect.
3967 ARM:
3969 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3970   register).
3971 - ``P``: No effect.
3972 - ``q``: No effect.
3973 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3974   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3975 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3976   prefix.
3977 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3978 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3979   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3980 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3981   register of a two-register operand.
3982 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3983   register of a two-register operand.
3984 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3985   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3986   to ``R``.)
3988   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3989      of a two-register operand.
3991 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3992 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3993 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3994   adornment.
3996 Hexagon:
3998 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3999   has been allocated consecutively to the first.
4001   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4002      nothing that ensures that happens, is there?
4004 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4005   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4007 MSP430:
4009 No additional modifiers.
4011 MIPS:
4013 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
4014 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
4015 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
4016 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
4017 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
4018 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
4019   address of the low-order word of a double-word memory operand.
4021   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
4023 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
4024   address of the high-order word of a double-word memory operand.
4026   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
4028 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
4029   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
4030   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
4031   ``M``.)
4032 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
4033   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
4034   constraint.
4036 NVPTX:
4038 - ``r``: No effect.
4040 PowerPC:
4042 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4043   has been allocated consecutively to the first.
4045   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4046      nothing that ensures that happens, is there?
4048 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4049   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4050 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
4051   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
4052 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
4053   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
4054   always print nothing)
4055 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
4056   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
4058 Sparc:
4060 - ``r``: No effect.
4062 SystemZ:
4064 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
4065 target-independent modifiers.
4067 X86:
4069 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
4070   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
4071 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
4072 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
4073   operand.
4074 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
4075   memory operand.
4076 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
4077   operand.
4078 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
4079   operand.
4080 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
4081   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
4082 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
4083   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
4084   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
4085   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
4086 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
4087 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
4088   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
4090 XCore:
4092 No additional modifiers.
4095 Inline Asm Metadata
4096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4098 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
4099 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
4100 integers. If present, the code generator will use the integer as the
4101 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
4102 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
4103 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
4104 it. For example:
4106 .. code-block:: llvm
4108     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
4109     ...
4110     !42 = !{ i32 1234567 }
4112 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
4113 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
4114 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
4115 occurs on.
4117 .. _metadata:
4119 Metadata
4120 ========
4122 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
4123 that can convey extra information about the code to the optimizers and
4124 code generator. One example application of metadata is source-level
4125 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
4127 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
4128 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
4130 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
4132 .. _metadata-string:
4134 Metadata Nodes and Metadata Strings
4135 -----------------------------------
4137 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
4138 contain any character by escaping non-printable characters with
4139 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
4140 "``!"test\00"``".
4142 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
4143 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
4144 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
4145 their operand. For example:
4147 .. code-block:: llvm
4149     !{ !"test\00", i32 10}
4151 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
4153 .. code-block:: text
4155     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
4157 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
4158 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
4159 when metadata operands change.
4161 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
4162 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
4163 example:
4165 .. code-block:: llvm
4167     !foo = !{!4, !3}
4169 Metadata can be used as function arguments. Here the ``llvm.dbg.value``
4170 intrinsic is using three metadata arguments:
4172 .. code-block:: llvm
4174     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, metadata !25, metadata !26)
4176 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
4177 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
4179 .. code-block:: llvm
4181     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
4183 Metadata can also be attached to a function or a global variable. Here metadata
4184 ``!22`` is attached to the ``f1`` and ``f2 functions, and the globals ``g1``
4185 and ``g2`` using the ``!dbg`` identifier:
4187 .. code-block:: llvm
4189     declare !dbg !22 void @f1()
4190     define void @f2() !dbg !22 {
4191       ret void
4192     }
4194     @g1 = global i32 0, !dbg !22
4195     @g2 = external global i32, !dbg !22
4197 A transformation is required to drop any metadata attachment that it does not
4198 know or know it can't preserve. Currently there is an exception for metadata
4199 attachment to globals for ``!type`` and ``!absolute_symbol`` which can't be
4200 unconditionally dropped unless the global is itself deleted.
4202 Metadata attached to a module using named metadata may not be dropped, with
4203 the exception of debug metadata (named metadata with the name ``!llvm.dbg.*``).
4205 More information about specific metadata nodes recognized by the
4206 optimizers and code generator is found below.
4208 .. _specialized-metadata:
4210 Specialized Metadata Nodes
4211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4213 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
4214 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
4215 order.
4217 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
4218 metadata nodes are related to debug info.
4220 .. _DICompileUnit:
4222 DICompileUnit
4223 """""""""""""
4225 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
4226 ``retainedTypes:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:`` fields are tuples
4227 containing the debug info to be emitted along with the compile unit, regardless
4228 of code optimizations (some nodes are only emitted if there are references to
4229 them from instructions). The ``debugInfoForProfiling:`` field is a boolean
4230 indicating whether or not line-table discriminators are updated to provide
4231 more-accurate debug info for profiling results.
4233 .. code-block:: text
4235     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
4236                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
4237                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: FullDebug,
4238                         enums: !2, retainedTypes: !3, globals: !4, imports: !5,
4239                         macros: !6, dwoId: 0x0abcd)
4241 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
4242 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.  These
4243 descriptors are collected by a named metadata node ``!llvm.dbg.cu``. They keep
4244 track of global variables, type information, and imported entities (declarations
4245 and namespaces).
4247 .. _DIFile:
4249 DIFile
4250 """"""
4252 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
4254 .. code-block:: none
4256     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir",
4257                  checksumkind: CSK_MD5,
4258                  checksum: "000102030405060708090a0b0c0d0e0f")
4260 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
4261 for ``file:`` fields.
4262 Valid values for ``checksumkind:`` field are: {CSK_None, CSK_MD5, CSK_SHA1}
4264 .. _DIBasicType:
4266 DIBasicType
4267 """""""""""
4269 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
4270 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
4272 .. code-block:: text
4274     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4275                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4276     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
4278 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
4279 following:
4281 .. code-block:: text
4283   DW_ATE_address       = 1
4284   DW_ATE_boolean       = 2
4285   DW_ATE_float         = 4
4286   DW_ATE_signed        = 5
4287   DW_ATE_signed_char   = 6
4288   DW_ATE_unsigned      = 7
4289   DW_ATE_unsigned_char = 8
4291 .. _DISubroutineType:
4293 DISubroutineType
4294 """"""""""""""""
4296 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
4297 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
4298 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
4299 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
4301 .. code-block:: text
4303     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
4304     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
4305     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
4307 .. _DIDerivedType:
4309 DIDerivedType
4310 """""""""""""
4312 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
4313 qualified types.
4315 .. code-block:: text
4317     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4318                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4319     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
4320                         align: 32)
4322 The following ``tag:`` values are valid:
4324 .. code-block:: text
4326   DW_TAG_member             = 13
4327   DW_TAG_pointer_type       = 15
4328   DW_TAG_reference_type     = 16
4329   DW_TAG_typedef            = 22
4330   DW_TAG_inheritance        = 28
4331   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
4332   DW_TAG_const_type         = 38
4333   DW_TAG_friend             = 42
4334   DW_TAG_volatile_type      = 53
4335   DW_TAG_restrict_type      = 55
4336   DW_TAG_atomic_type        = 71
4338 .. _DIDerivedTypeMember:
4340 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
4341 <DICompositeType>`. The type of the member is the ``baseType:``. The
4342 ``offset:`` is the member's bit offset.  If the composite type has an ODR
4343 ``identifier:`` and does not set ``flags: DIFwdDecl``, then the member is
4344 uniqued based only on its ``name:`` and ``scope:``.
4346 ``DW_TAG_inheritance`` and ``DW_TAG_friend`` are used in the ``elements:``
4347 field of :ref:`composite types <DICompositeType>` to describe parents and
4348 friends.
4350 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
4352 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
4353 ``DW_TAG_volatile_type``, ``DW_TAG_restrict_type`` and ``DW_TAG_atomic_type``
4354 are used to qualify the ``baseType:``.
4356 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
4358 .. _DICompositeType:
4360 DICompositeType
4361 """""""""""""""
4363 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
4364 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
4366 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
4367 identifier used for type merging between modules.  When specified,
4368 :ref:`subprogram declarations <DISubprogramDeclaration>` and :ref:`member
4369 derived types <DIDerivedTypeMember>` that reference the ODR-type in their
4370 ``scope:`` change uniquing rules.
4372 For a given ``identifier:``, there should only be a single composite type that
4373 does not have  ``flags: DIFlagFwdDecl`` set.  LLVM tools that link modules
4374 together will unique such definitions at parse time via the ``identifier:``
4375 field, even if the nodes are ``distinct``.
4377 .. code-block:: text
4379     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4380     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4381     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4382     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
4383                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
4384                           elements: !{!0, !1, !2})
4386 The following ``tag:`` values are valid:
4388 .. code-block:: text
4390   DW_TAG_array_type       = 1
4391   DW_TAG_class_type       = 2
4392   DW_TAG_enumeration_type = 4
4393   DW_TAG_structure_type   = 19
4394   DW_TAG_union_type       = 23
4396 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
4397 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
4398 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
4399 array type is a native packed vector.
4401 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
4402 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
4403 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
4404 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4406 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
4407 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
4408 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member``, ``tag: DW_TAG_inheritance``, or
4409 ``tag: DW_TAG_friend``; or :ref:`subprograms <DISubprogram>` with
4410 ``isDefinition: false``.
4412 .. _DISubrange:
4414 DISubrange
4415 """"""""""
4417 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
4418 :ref:`DICompositeType`.
4420 - ``count: -1`` indicates an empty array.
4421 - ``count: !9`` describes the count with a :ref:`DILocalVariable`.
4422 - ``count: !11`` describes the count with a :ref:`DIGlobalVariable`.
4424 .. code-block:: text
4426     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
4427     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
4428     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
4430     ; Scopes used in rest of example
4431     !6 = !DIFile(filename: "vla.c", directory: "/path/to/file")
4432     !7 = distinct !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !6)
4433     !8 = distinct !DISubprogram(name: "foo", scope: !7, file: !6, line: 5)
4435     ; Use of local variable as count value
4436     !9 = !DIBasicType(name: "int", size: 32, encoding: DW_ATE_signed)
4437     !10 = !DILocalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 42, type: !9)
4438     !11 = !DISubrange(count: !10, lowerBound: 0)
4440     ; Use of global variable as count value
4441     !12 = !DIGlobalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 22, type: !9)
4442     !13 = !DISubrange(count: !12, lowerBound: 0)
4444 .. _DIEnumerator:
4446 DIEnumerator
4447 """"""""""""
4449 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4450 variants of :ref:`DICompositeType`.
4452 .. code-block:: text
4454     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4455     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4456     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4458 DITemplateTypeParameter
4459 """""""""""""""""""""""
4461 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4462 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4463 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4465 .. code-block:: text
4467     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4469 DITemplateValueParameter
4470 """"""""""""""""""""""""
4472 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4473 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4474 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4475 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4476 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4478 .. code-block:: text
4480     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4482 DINamespace
4483 """""""""""
4485 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4487 .. code-block:: text
4489     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4491 .. _DIGlobalVariable:
4493 DIGlobalVariable
4494 """"""""""""""""
4496 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4498 .. code-block:: text
4500     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
4501                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4502                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
4503                            declaration: !4)
4505 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
4506 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4508 .. _DISubprogram:
4510 DISubprogram
4511 """"""""""""
4513 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4514 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4515 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4516 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4517 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4519 .. _DISubprogramDeclaration:
4521 When ``isDefinition: false``, subprograms describe a declaration in the type
4522 tree as opposed to a definition of a function.  If the scope is a composite
4523 type with an ODR ``identifier:`` and that does not set ``flags: DIFwdDecl``,
4524 then the subprogram declaration is uniqued based only on its ``linkageName:``
4525 and ``scope:``.
4527 .. code-block:: text
4529     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4530       ...
4531     }
4533     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4534                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4535                                 isDefinition: true, scopeLine: 8,
4536                                 containingType: !4,
4537                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4538                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4539                                 isOptimized: true, unit: !5, templateParams: !6,
4540                                 declaration: !7, variables: !8, thrownTypes: !9)
4542 .. _DILexicalBlock:
4544 DILexicalBlock
4545 """"""""""""""
4547 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4548 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4549 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4550 fields.
4552 .. code-block:: text
4554     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4556 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4557 operands.
4559 .. _DILexicalBlockFile:
4561 DILexicalBlockFile
4562 """"""""""""""""""
4564 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4565 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4566 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4567 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4569 .. code-block:: text
4571     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4572     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4573     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4575 .. _DILocation:
4577 DILocation
4578 """"""""""
4580 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4581 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4582 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4584 .. code-block:: text
4586     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4588 .. _DILocalVariable:
4590 DILocalVariable
4591 """""""""""""""
4593 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4594 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4595 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4596 :ref:`DISubprogram`.
4598 .. code-block:: text
4600     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4601                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4602     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4603                           type: !3)
4604     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4606 DIExpression
4607 """"""""""""
4609 ``DIExpression`` nodes represent expressions that are inspired by the DWARF
4610 expression language. They are used in :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>`
4611 (such as ``llvm.dbg.declare`` and ``llvm.dbg.value``) to describe how the
4612 referenced LLVM variable relates to the source language variable. Debug
4613 intrinsics are interpreted left-to-right: start by pushing the value/address
4614 operand of the intrinsic onto a stack, then repeatedly push and evaluate
4615 opcodes from the DIExpression until the final variable description is produced.
4617 The current supported opcode vocabulary is limited:
4619 - ``DW_OP_deref`` dereferences the top of the expression stack.
4620 - ``DW_OP_plus`` pops the last two entries from the expression stack, adds
4621   them together and appends the result to the expression stack.
4622 - ``DW_OP_minus`` pops the last two entries from the expression stack, subtracts
4623   the last entry from the second last entry and appends the result to the
4624   expression stack.
4625 - ``DW_OP_plus_uconst, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4626 - ``DW_OP_LLVM_fragment, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4627   here, respectively) of the variable fragment from the working expression. Note
4628   that contrary to DW_OP_bit_piece, the offset is describing the location
4629   within the described source variable.
4630 - ``DW_OP_swap`` swaps top two stack entries.
4631 - ``DW_OP_xderef`` provides extended dereference mechanism. The entry at the top
4632   of the stack is treated as an address. The second stack entry is treated as an
4633   address space identifier.
4634 - ``DW_OP_stack_value`` marks a constant value.
4636 DWARF specifies three kinds of simple location descriptions: Register, memory,
4637 and implicit location descriptions.  Note that a location description is
4638 defined over certain ranges of a program, i.e the location of a variable may
4639 change over the course of the program. Register and memory location
4640 descriptions describe the *concrete location* of a source variable (in the
4641 sense that a debugger might modify its value), whereas *implicit locations*
4642 describe merely the actual *value* of a source variable which might not exist
4643 in registers or in memory (see ``DW_OP_stack_value``).
4645 A ``llvm.dbg.addr`` or ``llvm.dbg.declare`` intrinsic describes an indirect
4646 value (the address) of a source variable. The first operand of the intrinsic
4647 must be an address of some kind. A DIExpression attached to the intrinsic
4648 refines this address to produce a concrete location for the source variable.
4650 A ``llvm.dbg.value`` intrinsic describes the direct value of a source variable.
4651 The first operand of the intrinsic may be a direct or indirect value. A
4652 DIExpresion attached to the intrinsic refines the first operand to produce a
4653 direct value. For example, if the first operand is an indirect value, it may be
4654 necessary to insert ``DW_OP_deref`` into the DIExpresion in order to produce a
4655 valid debug intrinsic.
4657 .. note::
4659    A DIExpression is interpreted in the same way regardless of which kind of
4660    debug intrinsic it's attached to.
4662 .. code-block:: text
4664     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4665     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus_uconst, 3)
4666     !1 = !DIExpression(DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus)
4667     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4668     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus, DW_OP_LLVM_fragment, 3, 7)
4669     !4 = !DIExpression(DW_OP_constu, 2, DW_OP_swap, DW_OP_xderef)
4670     !5 = !DIExpression(DW_OP_constu, 42, DW_OP_stack_value)
4672 DIObjCProperty
4673 """"""""""""""
4675 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4677 .. code-block:: text
4679     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4680                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4682 DIImportedEntity
4683 """"""""""""""""
4685 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4686 compile unit.
4688 .. code-block:: text
4690    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4691                           entity: !1, line: 7)
4693 DIMacro
4694 """""""
4696 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4697 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4698 defining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4699 used to expand the macro identifier.
4701 .. code-block:: text
4703    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4704                  value: "((x) + 1)")
4705    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4707 DIMacroFile
4708 """""""""""
4710 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4711 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4712 appear in the included source file.
4714 .. code-block:: text
4716    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4717                      nodes: !3)
4719 '``tbaa``' Metadata
4720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4722 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4723 suitable for doing type based alias analysis (TBAA). Instead, metadata is
4724 added to the IR to describe a type system of a higher level language. This
4725 can be used to implement C/C++ strict type aliasing rules, but it can also
4726 be used to implement custom alias analysis behavior for other languages.
4728 This description of LLVM's TBAA system is broken into two parts:
4729 :ref:`Semantics<tbaa_node_semantics>` talks about high level issues, and
4730 :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` talks about the metadata
4731 encoding of various entities.
4733 It is always possible to trace any TBAA node to a "root" TBAA node (details
4734 in the :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` section).  TBAA
4735 nodes with different roots have an unknown aliasing relationship, and LLVM
4736 conservatively infers ``MayAlias`` between them.  The rules mentioned in
4737 this section only pertain to TBAA nodes living under the same root.
4739 .. _tbaa_node_semantics:
4741 Semantics
4742 """""""""
4744 The TBAA metadata system, referred to as "struct path TBAA" (not to be
4745 confused with ``tbaa.struct``), consists of the following high level
4746 concepts: *Type Descriptors*, further subdivided into scalar type
4747 descriptors and struct type descriptors; and *Access Tags*.
4749 **Type descriptors** describe the type system of the higher level language
4750 being compiled.  **Scalar type descriptors** describe types that do not
4751 contain other types.  Each scalar type has a parent type, which must also
4752 be a scalar type or the TBAA root.  Via this parent relation, scalar types
4753 within a TBAA root form a tree.  **Struct type descriptors** denote types
4754 that contain a sequence of other type descriptors, at known offsets.  These
4755 contained type descriptors can either be struct type descriptors themselves
4756 or scalar type descriptors.
4758 **Access tags** are metadata nodes attached to load and store instructions.
4759 Access tags use type descriptors to describe the *location* being accessed
4760 in terms of the type system of the higher level language.  Access tags are
4761 tuples consisting of a base type, an access type and an offset.  The base
4762 type is a scalar type descriptor or a struct type descriptor, the access
4763 type is a scalar type descriptor, and the offset is a constant integer.
4765 The access tag ``(BaseTy, AccessTy, Offset)`` can describe one of two
4766 things:
4768  * If ``BaseTy`` is a struct type, the tag describes a memory access (load
4769    or store) of a value of type ``AccessTy`` contained in the struct type
4770    ``BaseTy`` at offset ``Offset``.
4772  * If ``BaseTy`` is a scalar type, ``Offset`` must be 0 and ``BaseTy`` and
4773    ``AccessTy`` must be the same; and the access tag describes a scalar
4774    access with scalar type ``AccessTy``.
4776 We first define an ``ImmediateParent`` relation on ``(BaseTy, Offset)``
4777 tuples this way:
4779  * If ``BaseTy`` is a scalar type then ``ImmediateParent(BaseTy, 0)`` is
4780    ``(ParentTy, 0)`` where ``ParentTy`` is the parent of the scalar type as
4781    described in the TBAA metadata.  ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)`` is
4782    undefined if ``Offset`` is non-zero.
4784  * If ``BaseTy`` is a struct type then ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)``
4785    is ``(NewTy, NewOffset)`` where ``NewTy`` is the type contained in
4786    ``BaseTy`` at offset ``Offset`` and ``NewOffset`` is ``Offset`` adjusted
4787    to be relative within that inner type.
4789 A memory access with an access tag ``(BaseTy1, AccessTy1, Offset1)``
4790 aliases a memory access with an access tag ``(BaseTy2, AccessTy2,
4791 Offset2)`` if either ``(BaseTy1, Offset1)`` is reachable from ``(Base2,
4792 Offset2)`` via the ``Parent`` relation or vice versa.
4794 As a concrete example, the type descriptor graph for the following program
4796 .. code-block:: c
4798     struct Inner {
4799       int i;    // offset 0
4800       float f;  // offset 4
4801     };
4803     struct Outer {
4804       float f;  // offset 0
4805       double d; // offset 4
4806       struct Inner inner_a;  // offset 12
4807     };
4809     void f(struct Outer* outer, struct Inner* inner, float* f, int* i, char* c) {
4810       outer->f = 0;            // tag0: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 0)
4811       outer->inner_a.i = 0;    // tag1: (OuterStructTy, IntScalarTy, 12)
4812       outer->inner_a.f = 0.0;  // tag2: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 16)
4813       *f = 0.0;                // tag3: (FloatScalarTy, FloatScalarTy, 0)
4814     }
4816 is (note that in C and C++, ``char`` can be used to access any arbitrary
4817 type):
4819 .. code-block:: text
4821     Root = "TBAA Root"
4822     CharScalarTy = ("char", Root, 0)
4823     FloatScalarTy = ("float", CharScalarTy, 0)
4824     DoubleScalarTy = ("double", CharScalarTy, 0)
4825     IntScalarTy = ("int", CharScalarTy, 0)
4826     InnerStructTy = {"Inner" (IntScalarTy, 0), (FloatScalarTy, 4)}
4827     OuterStructTy = {"Outer", (FloatScalarTy, 0), (DoubleScalarTy, 4),
4828                      (InnerStructTy, 12)}
4831 with (e.g.) ``ImmediateParent(OuterStructTy, 12)`` = ``(InnerStructTy,
4832 0)``, ``ImmediateParent(InnerStructTy, 0)`` = ``(IntScalarTy, 0)``, and
4833 ``ImmediateParent(IntScalarTy, 0)`` = ``(CharScalarTy, 0)``.
4835 .. _tbaa_node_representation:
4837 Representation
4838 """"""""""""""
4840 The root node of a TBAA type hierarchy is an ``MDNode`` with 0 operands or
4841 with exactly one ``MDString`` operand.
4843 Scalar type descriptors are represented as an ``MDNode`` s with two
4844 operands.  The first operand is an ``MDString`` denoting the name of the
4845 struct type.  LLVM does not assign meaning to the value of this operand, it
4846 only cares about it being an ``MDString``.  The second operand is an
4847 ``MDNode`` which points to the parent for said scalar type descriptor,
4848 which is either another scalar type descriptor or the TBAA root.  Scalar
4849 type descriptors can have an optional third argument, but that must be the
4850 constant integer zero.
4852 Struct type descriptors are represented as ``MDNode`` s with an odd number
4853 of operands greater than 1.  The first operand is an ``MDString`` denoting
4854 the name of the struct type.  Like in scalar type descriptors the actual
4855 value of this name operand is irrelevant to LLVM.  After the name operand,
4856 the struct type descriptors have a sequence of alternating ``MDNode`` and
4857 ``ConstantInt`` operands.  With N starting from 1, the 2N - 1 th operand,
4858 an ``MDNode``, denotes a contained field, and the 2N th operand, a
4859 ``ConstantInt``, is the offset of the said contained field.  The offsets
4860 must be in non-decreasing order.
4862 Access tags are represented as ``MDNode`` s with either 3 or 4 operands.
4863 The first operand is an ``MDNode`` pointing to the node representing the
4864 base type.  The second operand is an ``MDNode`` pointing to the node
4865 representing the access type.  The third operand is a ``ConstantInt`` that
4866 states the offset of the access.  If a fourth field is present, it must be
4867 a ``ConstantInt`` valued at 0 or 1.  If it is 1 then the access tag states
4868 that the location being accessed is "constant" (meaning
4869 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4870 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).  The TBAA root of
4871 the access type and the base type of an access tag must be the same, and
4872 that is the TBAA root of the access tag.
4874 '``tbaa.struct``' Metadata
4875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4877 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4878 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4879 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4880 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4881 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4882 of the aggregate.
4884 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4885 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4887 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4888 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4889 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4890 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4891 its tbaa tag. e.g.:
4893 .. code-block:: llvm
4895     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4897 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4898 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4899 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4901 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4902 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4903 does not carry useful data and need not be preserved.
4905 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4908 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4909 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4910 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4911 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4912 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4913 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4914 a domain.
4916 When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4917 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4918 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4919 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4920 alias.
4922 Because scopes in one domain don't affect scopes in other domains, separate
4923 domains can be used to compose multiple independent noalias sets.  This is
4924 used for example during inlining.  As the noalias function parameters are
4925 turned into noalias scope metadata, a new domain is used every time the
4926 function is inlined.
4928 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4929 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4930 string then it can be combined across functions and translation units. A
4931 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4932 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4934 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4935 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4936 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4937 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4938 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4939 optionally be provided as a third list entry.
4941 For example,
4943 .. code-block:: llvm
4945     ; Two scope domains:
4946     !0 = !{!0}
4947     !1 = !{!1}
4949     ; Some scopes in these domains:
4950     !2 = !{!2, !0}
4951     !3 = !{!3, !0}
4952     !4 = !{!4, !1}
4954     ; Some scope lists:
4955     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4956     !6 = !{!4, !3, !2}
4957     !7 = !{!3}
4959     ; These two instructions don't alias:
4960     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4961     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4963     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4964     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4965     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4966     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4968     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4969     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4970     ; !alias.scope list):
4971     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4972     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4974 '``fpmath``' Metadata
4975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4977 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating-point
4978 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4979 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4980 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4981 it. ULP is defined as follows:
4983     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4984     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4985     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4986     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4987     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4989 The metadata node shall consist of a single positive float type number
4990 representing the maximum relative error, for example:
4992 .. code-block:: llvm
4994     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4996 .. _range-metadata:
4998 '``range``' Metadata
4999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5001 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
5002 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
5003 returned by the called function at this call site is in. If the loaded or
5004 returned value is not in the specified range, the behavior is undefined. The
5005 ranges are represented with a flattened list of integers. The loaded value or
5006 the value returned is known to be in the union of the ranges defined by each
5007 consecutive pair. Each pair has the following properties:
5009 -  The type must match the type loaded by the instruction.
5010 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
5011 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
5012 -  The range is allowed to wrap.
5013 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
5014    ``a!=b``.
5016 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
5017 they must be non-contiguous.
5019 Examples:
5021 .. code-block:: llvm
5023       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
5024       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
5025       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
5026       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
5027              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
5028     ...
5029     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
5030     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
5031     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
5032     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
5034 '``absolute_symbol``' Metadata
5035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5037 ``absolute_symbol`` metadata may be attached to a global variable
5038 declaration. It marks the declaration as a reference to an absolute symbol,
5039 which causes the backend to use absolute relocations for the symbol even
5040 in position independent code, and expresses the possible ranges that the
5041 global variable's *address* (not its value) is in, in the same format as
5042 ``range`` metadata, with the extension that the pair ``all-ones,all-ones``
5043 may be used to represent the full set.
5045 Example (assuming 64-bit pointers):
5047 .. code-block:: llvm
5049       @a = external global i8, !absolute_symbol !0 ; Absolute symbol in range [0,256)
5050       @b = external global i8, !absolute_symbol !1 ; Absolute symbol in range [0,2^64)
5052     ...
5053     !0 = !{ i64 0, i64 256 }
5054     !1 = !{ i64 -1, i64 -1 }
5056 '``callees``' Metadata
5057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5059 ``callees`` metadata may be attached to indirect call sites. If ``callees``
5060 metadata is attached to a call site, and any callee is not among the set of
5061 functions provided by the metadata, the behavior is undefined. The intent of
5062 this metadata is to facilitate optimizations such as indirect-call promotion.
5063 For example, in the code below, the call instruction may only target the
5064 ``add`` or ``sub`` functions:
5066 .. code-block:: llvm
5068     %result = call i64 %binop(i64 %x, i64 %y), !callees !0
5070     ...
5071     !0 = !{i64 (i64, i64)* @add, i64 (i64, i64)* @sub}
5073 '``unpredictable``' Metadata
5074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5076 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
5077 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
5078 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
5079 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
5080 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
5081 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
5083 '``llvm.loop``'
5084 ^^^^^^^^^^^^^^^
5086 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
5087 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
5088 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
5089 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
5090 specified with the name ``llvm.loop``.
5092 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
5093 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
5094 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
5095 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
5096 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
5097 constructs:
5099 .. code-block:: llvm
5101     !0 = !{!0}
5102     !1 = !{!1}
5104 The loop identifier metadata can be used to specify additional
5105 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
5106 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
5107 suggests an unroll factor to the loop unroller:
5109 .. code-block:: llvm
5111       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
5112     ...
5113     !0 = !{!0, !1}
5114     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5116 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
5117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5119 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
5120 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
5121 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
5122 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
5123 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
5124 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
5125 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
5126 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
5127 in determining the safety of these transformations.
5129 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
5130 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5132 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
5133 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
5134 second operand is an integer specifying the interleave count. For
5135 example:
5137 .. code-block:: llvm
5139    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
5141 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
5142 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
5143 then the interleave count will be determined automatically.
5145 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
5146 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5148 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
5149 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
5150 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
5151 0 disables vectorization:
5153 .. code-block:: llvm
5155    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
5156    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
5158 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
5159 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5161 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
5162 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
5163 operand is an integer specifying the width. For example:
5165 .. code-block:: llvm
5167    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
5169 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
5170 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
5171 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
5172 determined automatically.
5174 '``llvm.loop.unroll``'
5175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5177 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
5178 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
5179 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5180 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
5181 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
5182 optimizer believes it is safe to do so.
5184 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
5185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5187 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
5188 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
5189 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
5190 example:
5192 .. code-block:: llvm
5194    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5196 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5197 will be partially unrolled.
5199 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
5200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5202 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
5203 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
5205 .. code-block:: llvm
5207    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
5209 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
5210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5212 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
5213 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
5215 .. code-block:: llvm
5217    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
5219 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
5220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5222 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
5223 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
5224 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
5225 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
5227 .. code-block:: llvm
5229    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
5231 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
5232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5234 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
5235 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
5236 For example:
5238 .. code-block:: llvm
5240    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
5242 '``llvm.loop.unroll_and_jam``'
5243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5245 This metadata is treated very similarly to the ``llvm.loop.unroll`` metadata
5246 above, but affect the unroll and jam pass. In addition any loop with
5247 ``llvm.loop.unroll`` metadata but no ``llvm.loop.unroll_and_jam`` metadata will
5248 disable unroll and jam (so ``llvm.loop.unroll`` metadata will be left to the
5249 unroller, plus ``llvm.loop.unroll.disable`` metadata will disable unroll and jam
5250 too.)
5252 The metadata for unroll and jam otherwise is the same as for ``unroll``.
5253 ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``, ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable`` and
5254 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` do the same as for unroll.
5255 ``llvm.loop.unroll_and_jam.full`` is not supported. Again these are only hints
5256 and the normal safety checks will still be performed.
5258 '``llvm.loop.unroll_and_jam.count``' Metadata
5259 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5261 This metadata suggests an unroll and jam factor to use, similarly to
5262 ``llvm.loop.unroll.count``. The first operand is the string
5263 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` and the second operand is a positive integer
5264 specifying the unroll factor. For example:
5266 .. code-block:: llvm
5268    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.count", i32 4}
5270 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5271 will be partially unroll and jammed.
5273 '``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``' Metadata
5274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5276 This metadata disables loop unroll and jamming. The metadata has a single
5277 operand which is the string ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``. For example:
5279 .. code-block:: llvm
5281    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.disable"}
5283 '``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``' Metadata
5284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5286 This metadata suggests that the loop should be fully unroll and jammed if the
5287 trip count is known at compile time and partially unrolled if the trip count is
5288 not known at compile time. The metadata has a single operand which is the
5289 string ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``.  For example:
5291 .. code-block:: llvm
5293    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.enable"}
5295 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
5296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5298 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
5299 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
5300 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
5302 .. code-block:: llvm
5304    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
5306 '``llvm.loop.distribute.enable``' Metadata
5307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5309 Loop distribution allows splitting a loop into multiple loops.  Currently,
5310 this is only performed if the entire loop cannot be vectorized due to unsafe
5311 memory dependencies.  The transformation will attempt to isolate the unsafe
5312 dependencies into their own loop.
5314 This metadata can be used to selectively enable or disable distribution of the
5315 loop.  The first operand is the string ``llvm.loop.distribute.enable`` and the
5316 second operand is a bit. If the bit operand value is 1 distribution is
5317 enabled. A value of 0 disables distribution:
5319 .. code-block:: llvm
5321    !0 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 0}
5322    !1 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 1}
5324 This metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5325 identification metadata.
5327 '``llvm.mem``'
5328 ^^^^^^^^^^^^^^^
5330 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
5331 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
5333 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
5334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5336 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
5337 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
5338 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
5339 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
5340 with the same loop identifier. The metadata on memory reads also implies that
5341 if conversion (i.e. speculative execution within a loop iteration) is safe.
5343 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
5344 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
5345 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
5346 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
5347 ``L2``.
5349 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
5350 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
5351 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
5352 loop.
5354 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
5355 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
5356 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
5357 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
5358 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
5359 insert new memory instructions into the loop body).
5361 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
5362 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
5363 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
5365 .. code-block:: llvm
5367    for.body:
5368      ...
5369      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5370      ...
5371      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5372      ...
5373      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
5375    for.end:
5376    ...
5377    !0 = !{!0}
5379 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
5380 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
5381 the loop identifier metadata node directly:
5383 .. code-block:: llvm
5385    outer.for.body:
5386      ...
5387      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
5388      ...
5389      br label %inner.for.body
5391    inner.for.body:
5392      ...
5393      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5394      ...
5395      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5396      ...
5397      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
5399    inner.for.end:
5400      ...
5401      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
5402      ...
5403      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
5405    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
5406    ...
5407    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
5408    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
5409    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
5411 '``irr_loop``' Metadata
5412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5414 ``irr_loop`` metadata may be attached to the terminator instruction of a basic
5415 block that's an irreducible loop header (note that an irreducible loop has more
5416 than once header basic blocks.) If ``irr_loop`` metadata is attached to the
5417 terminator instruction of a basic block that is not really an irreducible loop
5418 header, the behavior is undefined. The intent of this metadata is to improve the
5419 accuracy of the block frequency propagation. For example, in the code below, the
5420 block ``header0`` may have a loop header weight (relative to the other headers of
5421 the irreducible loop) of 100:
5423 .. code-block:: llvm
5425     header0:
5426     ...
5427     br i1 %cmp, label %t1, label %t2, !irr_loop !0
5429     ...
5430     !0 = !{"loop_header_weight", i64 100}
5432 Irreducible loop header weights are typically based on profile data.
5434 '``invariant.group``' Metadata
5435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5437 The experimental ``invariant.group`` metadata may be attached to 
5438 ``load``/``store`` instructions referencing a single metadata with no entries.
5439 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells
5440 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand
5441 can be assumed to load or store the same
5442 value (but see the ``llvm.launder.invariant.group`` intrinsic which affects
5443 when two pointers are considered the same). Pointers returned by bitcast or
5444 getelementptr with only zero indices are considered the same.
5446 Examples:
5448 .. code-block:: llvm
5450    @unknownPtr = external global i8
5451    ...
5452    %ptr = alloca i8
5453    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
5454    call void @foo(i8* %ptr)
5456    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
5457    call void @foo(i8* %ptr)
5459    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr)
5460    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
5462    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
5463    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
5465    call void @foo(i8* %ptr)
5466    %newPtr2 = call i8* @llvm.launder.invariant.group(i8* %ptr)
5467    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through launder.invariant.group to get value of %ptr
5469    ...
5470    declare void @foo(i8*)
5471    declare i8* @getPointer(i8*)
5472    declare i8* @llvm.launder.invariant.group(i8*)
5474    !0 = !{}
5476 The invariant.group metadata must be dropped when replacing one pointer by
5477 another based on aliasing information. This is because invariant.group is tied
5478 to the SSA value of the pointer operand.
5480 .. code-block:: llvm
5482   %v = load i8, i8* %x, !invariant.group !0
5483   ; if %x mustalias %y then we can replace the above instruction with
5484   %v = load i8, i8* %y
5486 Note that this is an experimental feature, which means that its semantics might
5487 change in the future.
5489 '``type``' Metadata
5490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5492 See :doc:`TypeMetadata`.
5494 '``associated``' Metadata
5495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5497 The ``associated`` metadata may be attached to a global object
5498 declaration with a single argument that references another global object.
5500 This metadata prevents discarding of the global object in linker GC
5501 unless the referenced object is also discarded. The linker support for
5502 this feature is spotty. For best compatibility, globals carrying this
5503 metadata may also:
5505 - Be in a comdat with the referenced global.
5506 - Be in @llvm.compiler.used.
5507 - Have an explicit section with a name which is a valid C identifier.
5509 It does not have any effect on non-ELF targets.
5511 Example:
5513 .. code-block:: text
5515     $a = comdat any
5516     @a = global i32 1, comdat $a
5517     @b = internal global i32 2, comdat $a, section "abc", !associated !0
5518     !0 = !{i32* @a}
5521 '``prof``' Metadata
5522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5524 The ``prof`` metadata is used to record profile data in the IR.
5525 The first operand of the metadata node indicates the profile metadata
5526 type. There are currently 3 types:
5527 :ref:`branch_weights<prof_node_branch_weights>`,
5528 :ref:`function_entry_count<prof_node_function_entry_count>`, and
5529 :ref:`VP<prof_node_VP>`.
5531 .. _prof_node_branch_weights:
5533 branch_weights
5534 """"""""""""""
5536 Branch weight metadata attached to a branch, select, switch or call instruction
5537 represents the likeliness of the associated branch being taken.
5538 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5540 .. _prof_node_function_entry_count:
5542 function_entry_count
5543 """"""""""""""""""""
5545 Function entry count metadata can be attached to function definitions
5546 to record the number of times the function is called. Used with BFI
5547 information, it is also used to derive the basic block profile count.
5548 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5550 .. _prof_node_VP:
5555 VP (value profile) metadata can be attached to instructions that have
5556 value profile information. Currently this is indirect calls (where it
5557 records the hottest callees) and calls to memory intrinsics such as memcpy,
5558 memmove, and memset (where it records the hottest byte lengths).
5560 Each VP metadata node contains "VP" string, then a uint32_t value for the value
5561 profiling kind, a uint64_t value for the total number of times the instruction
5562 is executed, followed by uint64_t value and execution count pairs.
5563 The value profiling kind is 0 for indirect call targets and 1 for memory
5564 operations. For indirect call targets, each profile value is a hash
5565 of the callee function name, and for memory operations each value is the
5566 byte length.
5568 Note that the value counts do not need to add up to the total count
5569 listed in the third operand (in practice only the top hottest values
5570 are tracked and reported).
5572 Indirect call example:
5574 .. code-block:: llvm
5576     call void %f(), !prof !1
5577     !1 = !{!"VP", i32 0, i64 1600, i64 7651369219802541373, i64 1030, i64 -4377547752858689819, i64 410}
5579 Note that the VP type is 0 (the second operand), which indicates this is
5580 an indirect call value profile data. The third operand indicates that the
5581 indirect call executed 1600 times. The 4th and 6th operands give the
5582 hashes of the 2 hottest target functions' names (this is the same hash used
5583 to represent function names in the profile database), and the 5th and 7th
5584 operands give the execution count that each of the respective prior target
5585 functions was called.
5587 Module Flags Metadata
5588 =====================
5590 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
5591 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
5592 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
5593 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
5594 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
5595 look it up.
5597 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
5598 Each triplet has the following form:
5600 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
5601    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
5602    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
5603    described below.
5604 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
5605    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
5606    including entries with the **Require** behavior).
5607 -  The third element is the value of the flag.
5609 When two (or more) modules are merged together, the resulting
5610 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
5611 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
5612 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
5613 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
5614 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
5616 The following behaviors are supported:
5618 .. list-table::
5619    :header-rows: 1
5620    :widths: 10 90
5622    * - Value
5623      - Behavior
5625    * - 1
5626      - **Error**
5627            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
5628            is that of the operands.
5630    * - 2
5631      - **Warning**
5632            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
5633            operand for the flag from the first module being linked.
5635    * - 3
5636      - **Require**
5637            Adds a requirement that another module flag be present and have a
5638            specified value after linking is performed. The value must be a
5639            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
5640            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
5641            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
5642            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
5643            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
5645    * - 4
5646      - **Override**
5647            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
5648            other module. If both modules specify **Override**, but the values
5649            differ, an error will be emitted.
5651    * - 5
5652      - **Append**
5653            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
5655    * - 6
5656      - **AppendUnique**
5657            Appends the two values, which are required to be metadata
5658            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
5659            during the append operation.
5661    * - 7
5662      - **Max**
5663            Takes the max of the two values, which are required to be integers.
5665 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
5666 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
5667 value) or **Override**.
5669 An example of module flags:
5671 .. code-block:: llvm
5673     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
5674     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
5675     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
5676     !3 = !{ i32 3, !"qux",
5677       !{
5678         !"foo", i32 1
5679       }
5680     }
5681     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
5683 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
5684    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
5685    values are not equal.
5687 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
5688    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
5689    '37'.
5691 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
5692    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
5693    warning if their values are not equal.
5695 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
5697    ::
5699        !{ !"foo", i32 1 }
5701    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
5702    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
5703    performed.
5705 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
5706 ----------------------------------------------------
5708 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
5709 collection in a special section called "image info". The metadata
5710 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
5711 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
5712 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
5713 be merged rather than appended together.
5715 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
5716 following key-value pairs:
5718 .. list-table::
5719    :header-rows: 1
5720    :widths: 30 70
5722    * - Key
5723      - Value
5725    * - ``Objective-C Version``
5726      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
5728    * - ``Objective-C Image Info Version``
5729      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
5730        always 0.
5732    * - ``Objective-C Image Info Section``
5733      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
5734        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
5735        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
5736        Objective-C ABI version 2.
5738    * - ``Objective-C Garbage Collection``
5739      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
5740        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
5741        collection supported.
5743    * - ``Objective-C GC Only``
5744      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
5745        If present, its value must be 6. This flag requires that the
5746        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
5748 Some important flag interactions:
5750 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
5751    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
5752    2, then the resulting module has the
5753    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
5754 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
5755    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
5757 C type width Module Flags Metadata
5758 ----------------------------------
5760 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
5761 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
5762 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
5763 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
5764 width.
5766 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
5767 flags metadata, using the following key-value pairs:
5769 .. list-table::
5770    :header-rows: 1
5771    :widths: 30 70
5773    * - Key
5774      - Value
5776    * - short_wchar
5777      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
5778        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
5780    * - short_enum
5781      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
5782        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
5783          represent all of its values.
5785 For example, the following metadata section specifies that the module was
5786 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
5787 enum is the smallest type which can represent all of its values::
5789     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
5790     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
5791     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
5793 Automatic Linker Flags Named Metadata
5794 =====================================
5796 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
5797 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
5798 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
5799 these automatically be transmitted to the linker via object files.
5801 These flags are encoded in the IR using named metadata with the name
5802 ``!llvm.linker.options``. Each operand is expected to be a metadata node
5803 which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
5804 list of metadata strings defining linker options.
5806 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
5807 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
5808 framework::
5810     !0 = !{ !"-lz" },
5811     !1 = !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
5812     !llvm.linker.options = !{ !0, !1 }
5814 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
5815 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
5816 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
5817 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
5818 assembly writer or object file emitter.
5820 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
5821 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
5822 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
5824 .. _summary:
5826 ThinLTO Summary
5827 ===============
5829 Compiling with `ThinLTO <https://clang.llvm.org/docs/ThinLTO.html>`_
5830 causes the building of a compact summary of the module that is emitted into
5831 the bitcode. The summary is emitted into the LLVM assembly and identified
5832 in syntax by a caret ('``^``').
5834 The summary is parsed into a bitcode output, along with the Module
5835 IR, via the "``llvm-as``" tool. Tools that parse the Module IR for the purposes
5836 of optimization (e.g. "``clang -x ir``" and "``opt``"), will ignore the
5837 summary entries (just as they currently ignore summary entries in a bitcode
5838 input file).
5840 Eventually, the summary will be parsed into a ModuleSummaryIndex object under
5841 the same conditions where summary index is currently built from bitcode.
5842 Specifically, tools that test the Thin Link portion of a ThinLTO compile
5843 (i.e. llvm-lto and llvm-lto2), or when parsing a combined index
5844 for a distributed ThinLTO backend via clang's "``-fthinlto-index=<>``" flag
5845 (this part is not yet implemented, use llvm-as to create a bitcode object
5846 before feeding into thin link tools for now).
5848 There are currently 3 types of summary entries in the LLVM assembly:
5849 :ref:`module paths<module_path_summary>`,
5850 :ref:`global values<gv_summary>`, and
5851 :ref:`type identifiers<typeid_summary>`.
5853 .. _module_path_summary:
5855 Module Path Summary Entry
5856 -------------------------
5858 Each module path summary entry lists a module containing global values included
5859 in the summary. For a single IR module there will be one such entry, but
5860 in a combined summary index produced during the thin link, there will be
5861 one module path entry per linked module with summary.
5863 Example:
5865 .. code-block:: text
5867     ^0 = module: (path: "/path/to/file.o", hash: (2468601609, 1329373163, 1565878005, 638838075, 3148790418))
5869 The ``path`` field is a string path to the bitcode file, and the ``hash``
5870 field is the 160-bit SHA-1 hash of the IR bitcode contents, used for
5871 incremental builds and caching.
5873 .. _gv_summary:
5875 Global Value Summary Entry
5876 --------------------------
5878 Each global value summary entry corresponds to a global value defined or
5879 referenced by a summarized module.
5881 Example:
5883 .. code-block:: text
5885     ^4 = gv: (name: "f"[, summaries: (Summary)[, (Summary)]*]?) ; guid = 14740650423002898831
5887 For declarations, there will not be a summary list. For definitions, a
5888 global value will contain a list of summaries, one per module containing
5889 a definition. There can be multiple entries in a combined summary index
5890 for symbols with weak linkage.
5892 Each ``Summary`` format will depend on whether the global value is a
5893 :ref:`function<function_summary>`, :ref:`variable<variable_summary>`, or
5894 :ref:`alias<alias_summary>`.
5896 .. _function_summary:
5898 Function Summary
5899 ^^^^^^^^^^^^^^^^
5901 If the global value is a function, the ``Summary`` entry will look like:
5903 .. code-block:: text
5905     function: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), insts: 2[, FuncFlags]?[, Calls]?[, TypeIdInfo]?[, Refs]?
5907 The ``module`` field includes the summary entry id for the module containing
5908 this definition, and the ``flags`` field contains information such as
5909 the linkage type, a flag indicating whether it is legal to import the
5910 definition, whether it is globally live and whether the linker resolved it
5911 to a local definition (the latter two are populated during the thin link).
5912 The ``insts`` field contains the number of IR instructions in the function.
5913 Finally, there are several optional fields: :ref:`FuncFlags<funcflags_summary>`,
5914 :ref:`Calls<calls_summary>`, :ref:`TypeIdInfo<typeidinfo_summary>`,
5915 :ref:`Refs<refs_summary>`.
5917 .. _variable_summary:
5919 Global Variable Summary
5920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5922 If the global value is a variable, the ``Summary`` entry will look like:
5924 .. code-block:: text
5926     variable: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0)[, Refs]?
5928 The variable entry contains a subset of the fields in a
5929 :ref:`function summary <function_summary>`, see the descriptions there.
5931 .. _alias_summary:
5933 Alias Summary
5934 ^^^^^^^^^^^^^
5936 If the global value is an alias, the ``Summary`` entry will look like:
5938 .. code-block:: text
5940     alias: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), aliasee: ^2)
5942 The ``module`` and ``flags`` fields are as described for a
5943 :ref:`function summary <function_summary>`. The ``aliasee`` field
5944 contains a reference to the global value summary entry of the aliasee.
5946 .. _funcflags_summary:
5948 Function Flags
5949 ^^^^^^^^^^^^^^
5951 The optional ``FuncFlags`` field looks like:
5953 .. code-block:: text
5955     funcFlags: (readNone: 0, readOnly: 0, noRecurse: 0, returnDoesNotAlias: 0)
5957 If unspecified, flags are assumed to hold the conservative ``false`` value of
5958 ``0``.
5960 .. _calls_summary:
5962 Calls
5963 ^^^^^
5965 The optional ``Calls`` field looks like:
5967 .. code-block:: text
5969     calls: ((Callee)[, (Callee)]*)
5971 where each ``Callee`` looks like:
5973 .. code-block:: text
5975     callee: ^1[, hotness: None]?[, relbf: 0]?
5977 The ``callee`` refers to the summary entry id of the callee. At most one
5978 of ``hotness`` (which can take the values ``Unknown``, ``Cold``, ``None``,
5979 ``Hot``, and ``Critical``), and ``relbf`` (which holds the integer
5980 branch frequency relative to the entry frequency, scaled down by 2^8)
5981 may be specified. The defaults are ``Unknown`` and ``0``, respectively.
5983 .. _refs_summary:
5985 Refs
5986 ^^^^
5988 The optional ``Refs`` field looks like:
5990 .. code-block:: text
5992     refs: ((Ref)[, (Ref)]*)
5994 where each ``Ref`` contains a reference to the summary id of the referenced
5995 value (e.g. ``^1``).
5997 .. _typeidinfo_summary:
5999 TypeIdInfo
6000 ^^^^^^^^^^
6002 The optional ``TypeIdInfo`` field, used for
6003 `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6004 looks like:
6006 .. code-block:: text
6008     typeIdInfo: [(TypeTests)]?[, (TypeTestAssumeVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadVCalls)]?[, (TypeTestAssumeConstVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadConstVCalls)]?
6010 These optional fields have the following forms:
6012 TypeTests
6013 """""""""
6015 .. code-block:: text
6017     typeTests: (TypeIdRef[, TypeIdRef]*)
6019 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6020 by summary id or ``GUID``.
6022 TypeTestAssumeVCalls
6023 """"""""""""""""""""
6025 .. code-block:: text
6027     typeTestAssumeVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6029 Where each VFuncId has the format:
6031 .. code-block:: text
6033     vFuncId: (TypeIdRef, offset: 16)
6035 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6036 by summary id or ``GUID`` preceeded by a ``guid:`` tag.
6038 TypeCheckedLoadVCalls
6039 """""""""""""""""""""
6041 .. code-block:: text
6043     typeCheckedLoadVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6045 Where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``.
6047 TypeTestAssumeConstVCalls
6048 """""""""""""""""""""""""
6050 .. code-block:: text
6052     typeTestAssumeConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6054 Where each ConstVCall has the format:
6056 .. code-block:: text
6058     (VFuncId, args: (Arg[, Arg]*))
6060 and where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``,
6061 and each Arg is an integer argument number.
6063 TypeCheckedLoadConstVCalls
6064 """"""""""""""""""""""""""
6066 .. code-block:: text
6068     typeCheckedLoadConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6070 Where each ConstVCall has the format described for
6071 ``TypeTestAssumeConstVCalls``.
6073 .. _typeid_summary:
6075 Type ID Summary Entry
6076 ---------------------
6078 Each type id summary entry corresponds to a type identifier resolution
6079 which is generated during the LTO link portion of the compile when building
6080 with `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6081 so these are only present in a combined summary index.
6083 Example:
6085 .. code-block:: text
6087     ^4 = typeid: (name: "_ZTS1A", summary: (typeTestRes: (kind: allOnes, sizeM1BitWidth: 7[, alignLog2: 0]?[, sizeM1: 0]?[, bitMask: 0]?[, inlineBits: 0]?)[, WpdResolutions]?)) ; guid = 7004155349499253778
6089 The ``typeTestRes`` gives the type test resolution ``kind`` (which may
6090 be ``unsat``, ``byteArray``, ``inline``, ``single``, or ``allOnes``), and
6091 the ``size-1`` bit width. It is followed by optional flags, which default to 0,
6092 and an optional WpdResolutions (whole program devirtualization resolution)
6093 field that looks like:
6095 .. code-block:: text
6097     wpdResolutions: ((offset: 0, WpdRes)[, (offset: 1, WpdRes)]*
6099 where each entry is a mapping from the given byte offset to the whole-program
6100 devirtualization resolution WpdRes, that has one of the following formats:
6102 .. code-block:: text
6104     wpdRes: (kind: branchFunnel)
6105     wpdRes: (kind: singleImpl, singleImplName: "_ZN1A1nEi")
6106     wpdRes: (kind: indir)
6108 Additionally, each wpdRes has an optional ``resByArg`` field, which
6109 describes the resolutions for calls with all constant integer arguments:
6111 .. code-block:: text
6113     resByArg: (ResByArg[, ResByArg]*)
6115 where ResByArg is:
6117 .. code-block:: text
6119     args: (Arg[, Arg]*), byArg: (kind: UniformRetVal[, info: 0][, byte: 0][, bit: 0])
6121 Where the ``kind`` can be ``Indir``, ``UniformRetVal``, ``UniqueRetVal``
6122 or ``VirtualConstProp``. The ``info`` field is only used if the kind
6123 is ``UniformRetVal`` (indicates the uniform return value), or
6124 ``UniqueRetVal`` (holds the return value associated with the unique vtable
6125 (0 or 1)). The ``byte`` and ``bit`` fields are only used if the target does
6126 not support the use of absolute symbols to store constants.
6128 .. _intrinsicglobalvariables:
6130 Intrinsic Global Variables
6131 ==========================
6133 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
6134 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
6135 All globals of this sort should have a section specified as
6136 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
6137 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
6139 .. _gv_llvmused:
6141 The '``llvm.used``' Global Variable
6142 -----------------------------------
6144 The ``@llvm.used`` global is an array which has
6145 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
6146 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
6147 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
6148 use of it is:
6150 .. code-block:: llvm
6152     @X = global i8 4
6153     @Y = global i32 123
6155     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
6156        i8* @X,
6157        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
6158     ], section "llvm.metadata"
6160 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
6161 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
6162 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
6163 a variable has internal linkage and no references other than that from the
6164 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
6165 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
6166 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
6168 On some targets, the code generator must emit a directive to the
6169 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
6170 molesting the symbol.
6172 .. _gv_llvmcompilerused:
6174 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
6175 --------------------------------------------
6177 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
6178 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
6179 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
6180 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
6181 by ``@llvm.used``.
6183 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
6184 and should not be exposed to source languages.
6186 .. _gv_llvmglobalctors:
6188 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
6189 -------------------------------------------
6191 .. code-block:: llvm
6193     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6194     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
6196 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
6197 functions, priorities, and an optional associated global or function.
6198 The functions referenced by this array will be called in ascending order
6199 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
6200 functions with the same priority is not defined.
6202 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
6203 or function, the initializer function will only run if the associated
6204 data from the current module is not discarded.
6206 .. _llvmglobaldtors:
6208 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
6209 -------------------------------------------
6211 .. code-block:: llvm
6213     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6214     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
6216 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
6217 functions, priorities, and an optional associated global or function.
6218 The functions referenced by this array will be called in descending
6219 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
6220 order of functions with the same priority is not defined.
6222 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
6223 or function, the destructor function will only run if the associated
6224 data from the current module is not discarded.
6226 Instruction Reference
6227 =====================
6229 The LLVM instruction set consists of several different classifications
6230 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
6231 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
6232 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
6233 :ref:`other instructions <otherops>`.
6235 .. _terminators:
6237 Terminator Instructions
6238 -----------------------
6240 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
6241 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
6242 block should be executed after the current block is finished. These
6243 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
6244 control flow, not values (the one exception being the
6245 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
6247 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
6248 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
6249 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
6250 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
6251 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
6252 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
6253 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
6255 .. _i_ret:
6257 '``ret``' Instruction
6258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6260 Syntax:
6261 """""""
6265       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
6266       ret void                 ; Return from void function
6268 Overview:
6269 """""""""
6271 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
6272 a value) from a function back to the caller.
6274 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
6275 value and then causes control flow, and one that just causes control
6276 flow to occur.
6278 Arguments:
6279 """"""""""
6281 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
6282 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
6283 class <t_firstclass>`' type.
6285 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
6286 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
6287 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
6288 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
6289 value.
6291 Semantics:
6292 """"""""""
6294 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
6295 the calling function's context. If the caller is a
6296 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
6297 instruction after the call. If the caller was an
6298 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
6299 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
6300 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
6301 value.
6303 Example:
6304 """"""""
6306 .. code-block:: llvm
6308       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
6309       ret void                        ; Return from a void function
6310       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
6312 .. _i_br:
6314 '``br``' Instruction
6315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6317 Syntax:
6318 """""""
6322       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
6323       br label <dest>          ; Unconditional branch
6325 Overview:
6326 """""""""
6328 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
6329 different basic block in the current function. There are two forms of
6330 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
6331 unconditional branch.
6333 Arguments:
6334 """"""""""
6336 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
6337 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
6338 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
6340 Semantics:
6341 """"""""""
6343 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
6344 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
6345 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
6346 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
6348 Example:
6349 """"""""
6351 .. code-block:: llvm
6353     Test:
6354       %cond = icmp eq i32 %a, %b
6355       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
6356     IfEqual:
6357       ret i32 1
6358     IfUnequal:
6359       ret i32 0
6361 .. _i_switch:
6363 '``switch``' Instruction
6364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6366 Syntax:
6367 """""""
6371       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
6373 Overview:
6374 """""""""
6376 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
6377 several different places. It is a generalization of the '``br``'
6378 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
6379 destinations.
6381 Arguments:
6382 """"""""""
6384 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
6385 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
6386 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
6387 is not allowed to contain duplicate constant entries.
6389 Semantics:
6390 """"""""""
6392 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
6393 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
6394 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
6395 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
6396 to the default destination.
6398 Implementation:
6399 """""""""""""""
6401 Depending on properties of the target machine and the particular
6402 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
6403 different ways. For example, it could be generated as a series of
6404 chained conditional branches or with a lookup table.
6406 Example:
6407 """"""""
6409 .. code-block:: llvm
6411      ; Emulate a conditional br instruction
6412      %Val = zext i1 %value to i32
6413      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
6415      ; Emulate an unconditional br instruction
6416      switch i32 0, label %dest [ ]
6418      ; Implement a jump table:
6419      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
6420                                          i32 1, label %onone
6421                                          i32 2, label %ontwo ]
6423 .. _i_indirectbr:
6425 '``indirectbr``' Instruction
6426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6428 Syntax:
6429 """""""
6433       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
6435 Overview:
6436 """""""""
6438 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6439 label within the current function, whose address is specified by
6440 "``address``". Address must be derived from a
6441 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6443 Arguments:
6444 """"""""""
6446 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6447 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6448 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6449 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6451 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6452 accurate understanding of the CFG.
6454 Semantics:
6455 """"""""""
6457 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6458 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6459 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
6460 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
6462 Implementation:
6463 """""""""""""""
6465 This is typically implemented with a jump through a register.
6467 Example:
6468 """"""""
6470 .. code-block:: llvm
6472      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
6474 .. _i_invoke:
6476 '``invoke``' Instruction
6477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6479 Syntax:
6480 """""""
6484       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6485                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
6487 Overview:
6488 """""""""
6490 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
6491 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6492 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
6493 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
6494 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
6495 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
6496 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
6497 nearest "exception" label.
6499 The '``exception``' label is a `landing
6500 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
6501 '``exception``' label is required to have the
6502 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
6503 information about the behavior of the program after unwinding happens,
6504 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
6505 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
6506 instruction, so that the important information contained within the
6507 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
6509 Arguments:
6510 """"""""""
6512 This instruction requires several arguments:
6514 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6515    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6516    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6517 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6518    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6519    are valid here.
6520 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the adress space
6521    of the called function. If it is not specified, the program address space
6522    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
6523 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6524    type of the return value. Functions that return no value are marked
6525    ``void``.
6526 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
6527    argument types must match the types implied by this signature. This
6528    type can be omitted if the function is not varargs.
6529 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6530    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6531    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6532    to function value.
6533 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6534    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6535    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6536    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6537    extra arguments can be specified.
6538 #. '``normal label``': the label reached when the called function
6539    executes a '``ret``' instruction.
6540 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
6541    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
6542    mechanism.
6543 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
6544 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
6546 Semantics:
6547 """"""""""
6549 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
6550 instruction in most regards. The primary difference is that it
6551 establishes an association with a label, which is used by the runtime
6552 library to unwind the stack.
6554 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
6555 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
6556 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
6557 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
6559 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
6560 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
6561 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
6562 return value is available.
6564 Example:
6565 """"""""
6567 .. code-block:: llvm
6569       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
6570                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6571       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
6572                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6574 .. _i_resume:
6576 '``resume``' Instruction
6577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6579 Syntax:
6580 """""""
6584       resume <type> <value>
6586 Overview:
6587 """""""""
6589 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
6590 successors.
6592 Arguments:
6593 """"""""""
6595 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
6596 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
6597 function.
6599 Semantics:
6600 """"""""""
6602 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
6603 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
6604 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
6606 Example:
6607 """"""""
6609 .. code-block:: llvm
6611       resume { i8*, i32 } %exn
6613 .. _i_catchswitch:
6615 '``catchswitch``' Instruction
6616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6618 Syntax:
6619 """""""
6623       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
6624       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
6626 Overview:
6627 """""""""
6629 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
6630 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
6631 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
6633 Arguments:
6634 """"""""""
6636 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
6637 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
6638 this operand may be the token ``none``.
6640 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
6641 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
6642 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
6643 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6645 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
6646 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
6648 Semantics:
6649 """"""""""
6651 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
6652 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
6653 present.
6655 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
6656 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
6657 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
6659 Example:
6660 """"""""
6662 .. code-block:: text
6664     dispatch1:
6665       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
6666     dispatch2:
6667       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
6669 .. _i_catchret:
6671 '``catchret``' Instruction
6672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6674 Syntax:
6675 """""""
6679       catchret from <token> to label <normal>
6681 Overview:
6682 """""""""
6684 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
6685 single successor.
6688 Arguments:
6689 """"""""""
6691 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
6692 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
6693 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
6694 transfer to next.
6696 Semantics:
6697 """"""""""
6699 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
6700 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
6701 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
6702 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
6703 ``normal``.
6705 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
6706 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6707 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6708 the ``catchret``'s behavior is undefined.
6710 Example:
6711 """"""""
6713 .. code-block:: text
6715       catchret from %catch label %continue
6717 .. _i_cleanupret:
6719 '``cleanupret``' Instruction
6720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6722 Syntax:
6723 """""""
6727       cleanupret from <value> unwind label <continue>
6728       cleanupret from <value> unwind to caller
6730 Overview:
6731 """""""""
6733 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
6734 an optional successor.
6737 Arguments:
6738 """"""""""
6740 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
6741 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
6742 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6743 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6744 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
6746 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
6747 which must be the label of another basic block beginning with either a
6748 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
6749 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
6750 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6752 Semantics:
6753 """"""""""
6755 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
6756 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
6757 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
6758 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
6760 Example:
6761 """"""""
6763 .. code-block:: text
6765       cleanupret from %cleanup unwind to caller
6766       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
6768 .. _i_unreachable:
6770 '``unreachable``' Instruction
6771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6773 Syntax:
6774 """""""
6778       unreachable
6780 Overview:
6781 """""""""
6783 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
6784 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
6785 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
6786 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
6788 Semantics:
6789 """"""""""
6791 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
6793 .. _binaryops:
6795 Binary Operations
6796 -----------------
6798 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
6799 They require two operands of the same type, execute an operation on
6800 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
6801 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
6802 result value has the same type as its operands.
6804 There are several different binary operators:
6806 .. _i_add:
6808 '``add``' Instruction
6809 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6811 Syntax:
6812 """""""
6816       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6817       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6818       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6819       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6821 Overview:
6822 """""""""
6824 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
6826 Arguments:
6827 """"""""""
6829 The two arguments to the '``add``' instruction must be
6830 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6831 arguments must have identical types.
6833 Semantics:
6834 """"""""""
6836 The value produced is the integer sum of the two operands.
6838 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
6839 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
6840 the result.
6842 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
6843 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
6845 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6846 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6847 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6848 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6850 Example:
6851 """"""""
6853 .. code-block:: text
6855       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
6857 .. _i_fadd:
6859 '``fadd``' Instruction
6860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6862 Syntax:
6863 """""""
6867       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6869 Overview:
6870 """""""""
6872 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
6874 Arguments:
6875 """"""""""
6877 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be
6878 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6879 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6881 Semantics:
6882 """"""""""
6884 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
6885 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6886 environment <floatenv>`. 
6887 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6888 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6889 unsafe floating-point optimizations:
6891 Example:
6892 """"""""
6894 .. code-block:: text
6896       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
6898 '``sub``' Instruction
6899 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6901 Syntax:
6902 """""""
6906       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6907       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6908       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6909       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6911 Overview:
6912 """""""""
6914 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
6916 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
6917 instruction present in most other intermediate representations.
6919 Arguments:
6920 """"""""""
6922 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
6923 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6924 arguments must have identical types.
6926 Semantics:
6927 """"""""""
6929 The value produced is the integer difference of the two operands.
6931 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
6932 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
6933 the result.
6935 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
6936 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
6938 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6939 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6940 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6941 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6943 Example:
6944 """"""""
6946 .. code-block:: text
6948       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
6949       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
6951 .. _i_fsub:
6953 '``fsub``' Instruction
6954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6956 Syntax:
6957 """""""
6961       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6963 Overview:
6964 """""""""
6966 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
6968 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
6969 instruction present in most other intermediate representations.
6971 Arguments:
6972 """"""""""
6974 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be
6975 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6976 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6978 Semantics:
6979 """"""""""
6981 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
6982 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6983 environment <floatenv>`. 
6984 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6985 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6986 unsafe floating-point optimizations:
6988 Example:
6989 """"""""
6991 .. code-block:: text
6993       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
6994       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
6996 '``mul``' Instruction
6997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6999 Syntax:
7000 """""""
7004       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7005       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7006       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7007       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7009 Overview:
7010 """""""""
7012 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
7014 Arguments:
7015 """"""""""
7017 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
7018 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7019 arguments must have identical types.
7021 Semantics:
7022 """"""""""
7024 The value produced is the integer product of the two operands.
7026 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
7027 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
7028 bit width of the result.
7030 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
7031 result is the same width as the operands, this instruction returns the
7032 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
7033 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
7034 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
7035 product.
7037 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7038 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7039 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7040 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7042 Example:
7043 """"""""
7045 .. code-block:: text
7047       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
7049 .. _i_fmul:
7051 '``fmul``' Instruction
7052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7054 Syntax:
7055 """""""
7059       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7061 Overview:
7062 """""""""
7064 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
7066 Arguments:
7067 """"""""""
7069 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be
7070 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
7071 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7073 Semantics:
7074 """"""""""
7076 The value produced is the floating-point product of the two operands.
7077 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7078 environment <floatenv>`. 
7079 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7080 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7081 unsafe floating-point optimizations:
7083 Example:
7084 """"""""
7086 .. code-block:: text
7088       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
7090 '``udiv``' Instruction
7091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7093 Syntax:
7094 """""""
7098       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7099       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7101 Overview:
7102 """""""""
7104 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7106 Arguments:
7107 """"""""""
7109 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
7110 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7111 arguments must have identical types.
7113 Semantics:
7114 """"""""""
7116 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
7118 Note that unsigned integer division and signed integer division are
7119 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
7121 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7122 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7125 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
7126 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
7127 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
7129 Example:
7130 """"""""
7132 .. code-block:: text
7134       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7136 '``sdiv``' Instruction
7137 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7139 Syntax:
7140 """""""
7144       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7145       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7147 Overview:
7148 """""""""
7150 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7152 Arguments:
7153 """"""""""
7155 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
7156 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7157 arguments must have identical types.
7159 Semantics:
7160 """"""""""
7162 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
7163 rounded towards zero.
7165 Note that signed integer division and unsigned integer division are
7166 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
7168 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7169 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7170 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7171 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
7173 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
7174 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
7176 Example:
7177 """"""""
7179 .. code-block:: text
7181       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7183 .. _i_fdiv:
7185 '``fdiv``' Instruction
7186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7188 Syntax:
7189 """""""
7193       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7195 Overview:
7196 """""""""
7198 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7200 Arguments:
7201 """"""""""
7203 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be
7204 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
7205 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7207 Semantics:
7208 """"""""""
7210 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
7211 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7212 environment <floatenv>`. 
7213 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7214 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7215 unsafe floating-point optimizations:
7217 Example:
7218 """"""""
7220 .. code-block:: text
7222       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
7224 '``urem``' Instruction
7225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7227 Syntax:
7228 """""""
7232       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7234 Overview:
7235 """""""""
7237 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
7238 division of its two arguments.
7240 Arguments:
7241 """"""""""
7243 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
7244 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7245 arguments must have identical types.
7247 Semantics:
7248 """"""""""
7250 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
7251 This instruction always performs an unsigned division to get the
7252 remainder.
7254 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
7255 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
7257 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7258 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7259 undefined behavior.
7261 Example:
7262 """"""""
7264 .. code-block:: text
7266       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7268 '``srem``' Instruction
7269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7271 Syntax:
7272 """""""
7276       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7278 Overview:
7279 """""""""
7281 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
7282 division of its two operands. This instruction can also take
7283 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
7284 must be integers.
7286 Arguments:
7287 """"""""""
7289 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
7290 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7291 arguments must have identical types.
7293 Semantics:
7294 """"""""""
7296 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
7297 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
7298 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
7299 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
7300 difference, see `The Math
7301 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
7302 table of how this is implemented in various languages, please see
7303 `Wikipedia: modulo
7304 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
7306 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
7307 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
7309 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7310 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7311 undefined behavior.
7312 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7313 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
7314 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
7315 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
7316 result of the division and the remainder.)
7318 Example:
7319 """"""""
7321 .. code-block:: text
7323       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7325 .. _i_frem:
7327 '``frem``' Instruction
7328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7330 Syntax:
7331 """""""
7335       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7337 Overview:
7338 """""""""
7340 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
7341 its two operands.
7343 Arguments:
7344 """"""""""
7346 The two arguments to the '``frem``' instruction must be
7347 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
7348 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7350 Semantics:
7351 """"""""""
7353 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
7354 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
7355 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the 
7356 dividend.
7357 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7358 environment <floatenv>`. 
7359 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7360 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7361 unsafe floating-point optimizations:
7363 Example:
7364 """"""""
7366 .. code-block:: text
7368       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
7370 .. _bitwiseops:
7372 Bitwise Binary Operations
7373 -------------------------
7375 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
7376 in a program. They are generally very efficient instructions and can
7377 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
7378 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
7379 single value. The resulting value is the same type as its operands.
7381 '``shl``' Instruction
7382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7384 Syntax:
7385 """""""
7389       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
7390       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7391       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7392       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7394 Overview:
7395 """""""""
7397 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
7398 a specified number of bits.
7400 Arguments:
7401 """"""""""
7403 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
7404 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7405 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7407 Semantics:
7408 """"""""""
7410 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
7411 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
7412 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
7413 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7414 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
7415 by the corresponding shift amount in ``op2``.
7417 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7418 value if it shifts out any non-zero bits.
7419 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7420 value if it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
7422 Example:
7423 """"""""
7425 .. code-block:: text
7427       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
7428       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
7429       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
7430       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
7431       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
7433 '``lshr``' Instruction
7434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7436 Syntax:
7437 """""""
7441       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7442       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7444 Overview:
7445 """""""""
7447 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
7448 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
7450 Arguments:
7451 """"""""""
7453 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
7454 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7455 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7457 Semantics:
7458 """"""""""
7460 This instruction always performs a logical shift right operation. The
7461 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
7462 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7463 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7464 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7465 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7467 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
7468 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7470 Example:
7471 """"""""
7473 .. code-block:: text
7475       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7476       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7477       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7478       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
7479       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
7480       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
7482 '``ashr``' Instruction
7483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7485 Syntax:
7486 """""""
7490       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7491       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7493 Overview:
7494 """""""""
7496 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
7497 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
7498 extension.
7500 Arguments:
7501 """"""""""
7503 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
7504 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7505 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7507 Semantics:
7508 """"""""""
7510 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
7511 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
7512 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7513 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7514 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7515 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7517 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
7518 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7520 Example:
7521 """"""""
7523 .. code-block:: text
7525       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7526       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7527       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7528       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
7529       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
7530       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
7532 '``and``' Instruction
7533 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7535 Syntax:
7536 """""""
7540       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7542 Overview:
7543 """""""""
7545 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
7546 operands.
7548 Arguments:
7549 """"""""""
7551 The two arguments to the '``and``' instruction must be
7552 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7553 arguments must have identical types.
7555 Semantics:
7556 """"""""""
7558 The truth table used for the '``and``' instruction is:
7560 +-----+-----+-----+
7561 | In0 | In1 | Out |
7562 +-----+-----+-----+
7563 |   0 |   0 |   0 |
7564 +-----+-----+-----+
7565 |   0 |   1 |   0 |
7566 +-----+-----+-----+
7567 |   1 |   0 |   0 |
7568 +-----+-----+-----+
7569 |   1 |   1 |   1 |
7570 +-----+-----+-----+
7572 Example:
7573 """"""""
7575 .. code-block:: text
7577       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
7578       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
7579       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
7581 '``or``' Instruction
7582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7584 Syntax:
7585 """""""
7589       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7591 Overview:
7592 """""""""
7594 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
7595 two operands.
7597 Arguments:
7598 """"""""""
7600 The two arguments to the '``or``' instruction must be
7601 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7602 arguments must have identical types.
7604 Semantics:
7605 """"""""""
7607 The truth table used for the '``or``' instruction is:
7609 +-----+-----+-----+
7610 | In0 | In1 | Out |
7611 +-----+-----+-----+
7612 |   0 |   0 |   0 |
7613 +-----+-----+-----+
7614 |   0 |   1 |   1 |
7615 +-----+-----+-----+
7616 |   1 |   0 |   1 |
7617 +-----+-----+-----+
7618 |   1 |   1 |   1 |
7619 +-----+-----+-----+
7621 Example:
7622 """"""""
7626       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
7627       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
7628       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7630 '``xor``' Instruction
7631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7633 Syntax:
7634 """""""
7638       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7640 Overview:
7641 """""""""
7643 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
7644 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
7645 complement" operation, which is the "~" operator in C.
7647 Arguments:
7648 """"""""""
7650 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
7651 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7652 arguments must have identical types.
7654 Semantics:
7655 """"""""""
7657 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
7659 +-----+-----+-----+
7660 | In0 | In1 | Out |
7661 +-----+-----+-----+
7662 |   0 |   0 |   0 |
7663 +-----+-----+-----+
7664 |   0 |   1 |   1 |
7665 +-----+-----+-----+
7666 |   1 |   0 |   1 |
7667 +-----+-----+-----+
7668 |   1 |   1 |   0 |
7669 +-----+-----+-----+
7671 Example:
7672 """"""""
7674 .. code-block:: text
7676       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
7677       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
7678       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7679       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
7681 Vector Operations
7682 -----------------
7684 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
7685 target-independent manner. These instructions cover the element-access
7686 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
7687 While LLVM does directly support these vector operations, many
7688 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
7689 take full advantage of a specific target.
7691 .. _i_extractelement:
7693 '``extractelement``' Instruction
7694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7696 Syntax:
7697 """""""
7701       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
7703 Overview:
7704 """""""""
7706 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
7707 from a vector at a specified index.
7709 Arguments:
7710 """"""""""
7712 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
7713 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
7714 the position from which to extract the element. The index may be a
7715 variable of any integer type.
7717 Semantics:
7718 """"""""""
7720 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
7721 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
7722 exceeds the length of ``val``, the result is a
7723 :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7725 Example:
7726 """"""""
7728 .. code-block:: text
7730       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
7732 .. _i_insertelement:
7734 '``insertelement``' Instruction
7735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7737 Syntax:
7738 """""""
7742       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
7744 Overview:
7745 """""""""
7747 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
7748 vector at a specified index.
7750 Arguments:
7751 """"""""""
7753 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
7754 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
7755 type must equal the element type of the first operand. The third operand
7756 is an index indicating the position at which to insert the value. The
7757 index may be a variable of any integer type.
7759 Semantics:
7760 """"""""""
7762 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
7763 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
7764 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the result
7765 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7767 Example:
7768 """"""""
7770 .. code-block:: text
7772       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
7774 .. _i_shufflevector:
7776 '``shufflevector``' Instruction
7777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7779 Syntax:
7780 """""""
7784       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
7786 Overview:
7787 """""""""
7789 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
7790 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
7791 the input and length that is the same as the shuffle mask.
7793 Arguments:
7794 """"""""""
7796 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
7797 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
7798 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
7799 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
7800 same as the element type of the first two operands.
7802 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
7803 constant integer or undef values.
7805 Semantics:
7806 """"""""""
7808 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
7809 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
7810 element of the result vector, which element of the two input vectors the
7811 result element gets. If the shuffle mask is undef, the result vector is
7812 undef. If any element of the mask operand is undef, that element of the
7813 result is undef. If the shuffle mask selects an undef element from one
7814 of the input vectors, the resulting element is undef.
7816 Example:
7817 """"""""
7819 .. code-block:: text
7821       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
7822                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
7823       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
7824                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
7825       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
7826                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
7827       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
7828                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
7830 Aggregate Operations
7831 --------------------
7833 LLVM supports several instructions for working with
7834 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
7836 .. _i_extractvalue:
7838 '``extractvalue``' Instruction
7839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7841 Syntax:
7842 """""""
7846       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
7848 Overview:
7849 """""""""
7851 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
7852 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
7854 Arguments:
7855 """"""""""
7857 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
7858 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
7859 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
7860 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
7862 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
7864 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
7865    omitted and assumed to be zero.
7866 -  At least one index must be specified.
7867 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
7869 Semantics:
7870 """"""""""
7872 The result is the value at the position in the aggregate specified by
7873 the index operands.
7875 Example:
7876 """"""""
7878 .. code-block:: text
7880       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
7882 .. _i_insertvalue:
7884 '``insertvalue``' Instruction
7885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7887 Syntax:
7888 """""""
7892       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
7894 Overview:
7895 """""""""
7897 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
7898 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
7900 Arguments:
7901 """"""""""
7903 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
7904 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
7905 a first-class value to insert. The following operands are constant
7906 indices indicating the position at which to insert the value in a
7907 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
7908 to insert must have the same type as the value identified by the
7909 indices.
7911 Semantics:
7912 """"""""""
7914 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
7915 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
7916 indices is that of ``elt``.
7918 Example:
7919 """"""""
7921 .. code-block:: llvm
7923       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
7924       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
7925       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
7927 .. _memoryops:
7929 Memory Access and Addressing Operations
7930 ---------------------------------------
7932 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
7933 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
7934 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
7935 memory in LLVM.
7937 .. _i_alloca:
7939 '``alloca``' Instruction
7940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7942 Syntax:
7943 """""""
7947       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
7949 Overview:
7950 """""""""
7952 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
7953 currently executing function, to be automatically released when this
7954 function returns to its caller. The object is always allocated in the
7955 address space for allocas indicated in the datalayout.
7957 Arguments:
7958 """"""""""
7960 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
7961 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
7962 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
7963 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
7964 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
7965 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
7966 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
7967 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
7968 boundary compatible with the type.
7970 '``type``' may be any sized type.
7972 Semantics:
7973 """"""""""
7975 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
7976 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
7977 memory is automatically released when the function returns. The
7978 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
7979 variables that must have an address available. When the function returns
7980 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
7981 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the returned pointer may not
7982 be unique. The order in which memory is allocated (ie., which way the stack
7983 grows) is not specified.
7985 Example:
7986 """"""""
7988 .. code-block:: llvm
7990       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
7991       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
7992       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
7993       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
7995 .. _i_load:
7997 '``load``' Instruction
7998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8000 Syntax:
8001 """""""
8005       <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>]
8006       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
8007       !<index> = !{ i32 1 }
8008       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
8009       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
8011 Overview:
8012 """""""""
8014 The '``load``' instruction is used to read from memory.
8016 Arguments:
8017 """"""""""
8019 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
8020 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
8021 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
8022 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
8023 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
8024 :ref:`volatile operations <volatile>`.
8026 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8027 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8028 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
8029 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8030 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8031 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8032 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8033 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
8034 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8035 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
8037 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8038 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8039 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8040 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8041 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8042 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
8043 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
8044 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
8045 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
8046 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
8047 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
8048 tools, so should not be accessed if the function has the
8049 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
8051 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
8052 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
8053 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
8054 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
8055 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
8056 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
8057 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
8059 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
8060 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8061 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
8062 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
8063 referenced by the load contains the same value at all points in the
8064 program where the memory location is known to be dereferenceable;
8065 otherwise, the behavior is undefined.
8067 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
8068  ``<index>`` corresponding to a metadata node with no entries.
8069  See ``invariant.group`` metadata.
8071 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
8072 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8073 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
8074 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
8075 never be null. If the value is null at runtime, the behavior is undefined.
8076 This is analogous to the ``nonnull`` attribute on parameters and return
8077 values. This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
8079 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
8080 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
8081 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
8082 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
8083 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
8084 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
8085 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
8086 to loads of a pointer type.
8088 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
8089 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
8090 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
8091 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
8092 dereferenceable or null.
8093 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
8094 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
8095 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
8096 to loads of a pointer type.
8098 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
8099 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
8100 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
8101 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
8102 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
8103 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
8104 This metadata can only be applied to loads of a pointer type. If the returned
8105 value is not appropriately aligned at runtime, the behavior is undefined.
8107 Semantics:
8108 """"""""""
8110 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
8111 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
8112 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8113 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
8114 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8115 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
8116 written using a store of the same type.
8118 Examples:
8119 """""""""
8121 .. code-block:: llvm
8123       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8124       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8125       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8127 .. _i_store:
8129 '``store``' Instruction
8130 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8132 Syntax:
8133 """""""
8137       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
8138       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
8140 Overview:
8141 """""""""
8143 The '``store``' instruction is used to write to memory.
8145 Arguments:
8146 """"""""""
8148 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
8149 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
8150 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
8151 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8152 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
8153 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
8154 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
8155 structural type <t_opaque>`) can be stored.
8157 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8158 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8159 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
8160 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8161 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8162 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8163 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8164 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
8165 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8166 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
8168 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8169 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8170 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8171 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8172 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8173 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
8174 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
8175 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
8176 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
8177 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
8178 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
8179 races if another thread can access the same address. Introducing a
8180 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
8181 even in situations where a data race is known to not exist if the
8182 function has the ``sanitize_address`` attribute.
8184 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
8185 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
8186 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
8187 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
8188 be reused in the cache. The code generator may select special
8189 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
8190 x86.
8192 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
8193 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
8195 Semantics:
8196 """"""""""
8198 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
8199 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
8200 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
8201 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8202 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
8203 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8204 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
8205 belong to the type, but they will typically be overwritten.
8207 Example:
8208 """"""""
8210 .. code-block:: llvm
8212       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8213       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8214       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8216 .. _i_fence:
8218 '``fence``' Instruction
8219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8221 Syntax:
8222 """""""
8226       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
8228 Overview:
8229 """""""""
8231 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
8232 between operations.
8234 Arguments:
8235 """"""""""
8237 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
8238 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
8239 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
8241 Semantics:
8242 """"""""""
8244 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
8245 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
8246 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
8247 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
8248 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
8249 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
8250 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
8251 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
8252 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
8253 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
8254 *happens-before* edge.
8256 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
8257 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
8258 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
8260 A ``fence`` instruction can also take an optional
8261 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8263 Example:
8264 """"""""
8266 .. code-block:: text
8268       fence acquire                                        ; yields void
8269       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
8270       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
8272 .. _i_cmpxchg:
8274 '``cmpxchg``' Instruction
8275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8277 Syntax:
8278 """""""
8282       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
8284 Overview:
8285 """""""""
8287 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
8288 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
8289 equal, it tries to store a new value into the memory.
8291 Arguments:
8292 """"""""""
8294 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
8295 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
8296 address, and a new value to place at that address if the compared values
8297 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
8298 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
8299 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
8300 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
8301 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
8302 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
8303 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8305 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
8306 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
8307 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
8308 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
8309 ``release`` or ``acq_rel``.
8311 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
8312 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8314 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
8315 equal to the size in memory of the operand.
8317 Semantics:
8318 """"""""""
8320 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
8321 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
8322 written to the location. The original value at the location is returned,
8323 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
8325 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
8326 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
8327 matched.
8329 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
8330 if the value loaded equals ``cmp``.
8332 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
8333 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
8334 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
8336 Example:
8337 """"""""
8339 .. code-block:: llvm
8341     entry:
8342       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
8343       br label %loop
8345     loop:
8346       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
8347       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
8348       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
8349       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
8350       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
8351       br i1 %success, label %done, label %loop
8353     done:
8354       ...
8356 .. _i_atomicrmw:
8358 '``atomicrmw``' Instruction
8359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8361 Syntax:
8362 """""""
8366       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
8368 Overview:
8369 """""""""
8371 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
8373 Arguments:
8374 """"""""""
8376 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
8377 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
8378 operation. The operation must be one of the following keywords:
8380 -  xchg
8381 -  add
8382 -  sub
8383 -  and
8384 -  nand
8385 -  or
8386 -  xor
8387 -  max
8388 -  min
8389 -  umax
8390 -  umin
8392 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
8393 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
8394 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
8395 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
8396 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
8397 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
8398 operations <volatile>`.
8400 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
8401 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8403 Semantics:
8404 """"""""""
8406 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
8407 operand are atomically read, modified, and written back. The original
8408 value at the location is returned. The modification is specified by the
8409 operation argument:
8411 -  xchg: ``*ptr = val``
8412 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
8413 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
8414 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
8415 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
8416 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
8417 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
8418 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8419 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8420 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8421    comparison)
8422 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8423    comparison)
8425 Example:
8426 """"""""
8428 .. code-block:: llvm
8430       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
8432 .. _i_getelementptr:
8434 '``getelementptr``' Instruction
8435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8437 Syntax:
8438 """""""
8442       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8443       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8444       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
8446 Overview:
8447 """""""""
8449 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
8450 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
8451 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
8452 be used to calculate a vector of such addresses.
8454 Arguments:
8455 """"""""""
8457 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
8458 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
8459 base address to start from. The remaining arguments are indices
8460 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
8461 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
8462 into. The first index always indexes the pointer value given as the
8463 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
8464 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
8465 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
8466 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
8467 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
8468 would require loading the pointer before continuing calculation.
8470 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
8471 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
8472 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
8473 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
8474 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
8475 required to be constant. These integers are treated as signed values
8476 where relevant.
8478 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
8479 to LLVM:
8481 .. code-block:: c
8483     struct RT {
8484       char A;
8485       int B[10][20];
8486       char C;
8487     };
8488     struct ST {
8489       int X;
8490       double Y;
8491       struct RT Z;
8492     };
8494     int *foo(struct ST *s) {
8495       return &s[1].Z.B[5][13];
8496     }
8498 The LLVM code generated by Clang is:
8500 .. code-block:: llvm
8502     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
8503     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
8505     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
8506     entry:
8507       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
8508       ret i32* %arrayidx
8509     }
8511 Semantics:
8512 """"""""""
8514 In the example above, the first index is indexing into the
8515 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
8516 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
8517 indexes into the third element of the structure, yielding a
8518 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
8519 structure. The third index indexes into the second element of the
8520 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
8521 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
8522 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
8523 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
8525 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
8526 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
8527 for the given testcase is equivalent to:
8529 .. code-block:: llvm
8531     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
8532       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
8533       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
8534       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
8535       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
8536       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
8537       ret i32* %t5
8538     }
8540 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
8541 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
8542 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
8543 of the addresses that would be formed by successive addition of the
8544 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
8545 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
8546 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
8547 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
8548 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
8549 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
8550 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
8551 of the computations element-wise.
8553 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
8554 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
8555 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
8556 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
8557 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
8558 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
8559 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
8560 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
8561 information.
8563 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
8564 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
8565 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
8566 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
8567 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
8568 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
8569 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
8570 in the case where both operands are in the range of the element selected
8571 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
8572 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
8573 in constant ``getelementptr`` expressions.
8575 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
8576 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
8578 Example:
8579 """"""""
8581 .. code-block:: llvm
8583         ; yields [12 x i8]*:aptr
8584         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
8585         ; yields i8*:vptr
8586         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
8587         ; yields i8*:eptr
8588         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
8589         ; yields i32*:iptr
8590         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
8592 Vector of pointers:
8593 """""""""""""""""""
8595 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
8596 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
8597 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
8598 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
8600 .. code-block:: llvm
8602      ; All arguments are vectors:
8603      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
8604      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
8606      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
8607      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
8608      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
8610      ; Add distinct offsets to the same pointer:
8611      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
8612      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
8614      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
8616 The two following instructions are equivalent:
8618 .. code-block:: llvm
8620      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8621        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
8622        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
8623        <4 x i32> %ind4,
8624        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
8626      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8627        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
8629 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
8630 makes sense:
8632 .. code-block:: c
8634     // Let's assume that we vectorize the following loop:
8635     double *A, *B; int *C;
8636     for (int i = 0; i < size; ++i) {
8637       A[i] = B[C[i]];
8638     }
8640 .. code-block:: llvm
8642     ; get pointers for 8 elements from array B
8643     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
8644     ; load 8 elements from array B into A
8645     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
8646          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
8648 Conversion Operations
8649 ---------------------
8651 The instructions in this category are the conversion instructions
8652 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
8653 various bit conversions on the operand.
8655 .. _i_trunc:
8657 '``trunc .. to``' Instruction
8658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8660 Syntax:
8661 """""""
8665       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8667 Overview:
8668 """""""""
8670 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
8672 Arguments:
8673 """"""""""
8675 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
8676 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
8677 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8678 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
8679 types are not allowed.
8681 Semantics:
8682 """"""""""
8684 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
8685 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
8686 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
8687 It will always truncate bits.
8689 Example:
8690 """"""""
8692 .. code-block:: llvm
8694       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
8695       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
8696       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
8697       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
8699 .. _i_zext:
8701 '``zext .. to``' Instruction
8702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8704 Syntax:
8705 """""""
8709       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8711 Overview:
8712 """""""""
8714 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
8716 Arguments:
8717 """"""""""
8719 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8720 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8721 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8722 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8724 Semantics:
8725 """"""""""
8727 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
8728 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
8730 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
8732 Example:
8733 """"""""
8735 .. code-block:: llvm
8737       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
8738       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
8739       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8741 .. _i_sext:
8743 '``sext .. to``' Instruction
8744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8746 Syntax:
8747 """""""
8751       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8753 Overview:
8754 """""""""
8756 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
8758 Arguments:
8759 """"""""""
8761 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8762 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8763 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8764 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8766 Semantics:
8767 """"""""""
8769 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
8770 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
8771 of the type ``ty2``.
8773 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
8775 Example:
8776 """"""""
8778 .. code-block:: llvm
8780       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
8781       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
8782       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8784 '``fptrunc .. to``' Instruction
8785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8787 Syntax:
8788 """""""
8792       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8794 Overview:
8795 """""""""
8797 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
8799 Arguments:
8800 """"""""""
8802 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
8803 value to cast and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it to.
8804 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
8805 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
8807 Semantics:
8808 """"""""""
8810 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
8811 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating-point
8812 <t_floating>` type.  
8813 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
8814 environment <floatenv>`.
8816 Example:
8817 """"""""
8819 .. code-block:: llvm
8821       %X = fptrunc double 16777217.0 to float    ; yields float:16777216.0
8822       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to half       ; yields half:+infinity
8824 '``fpext .. to``' Instruction
8825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8827 Syntax:
8828 """""""
8832       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8834 Overview:
8835 """""""""
8837 The '``fpext``' extends a floating-point ``value`` to a larger floating-point
8838 value.
8840 Arguments:
8841 """"""""""
8843 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
8844 ``value`` to cast, and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it
8845 to. The source type must be smaller than the destination type.
8847 Semantics:
8848 """"""""""
8850 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
8851 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating-point
8852 <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
8853 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
8854 *no-op cast* for a floating-point cast.
8856 Example:
8857 """"""""
8859 .. code-block:: llvm
8861       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
8862       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
8864 '``fptoui .. to``' Instruction
8865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8867 Syntax:
8868 """""""
8872       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8874 Overview:
8875 """""""""
8877 The '``fptoui``' converts a floating-point ``value`` to its unsigned
8878 integer equivalent of type ``ty2``.
8880 Arguments:
8881 """"""""""
8883 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
8884 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
8885 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
8886 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
8887 type with the same number of elements as ``ty``
8889 Semantics:
8890 """"""""""
8892 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating-point
8893 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
8894 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
8895 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8897 Example:
8898 """"""""
8900 .. code-block:: llvm
8902       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
8903       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
8904       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
8906 '``fptosi .. to``' Instruction
8907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8909 Syntax:
8910 """""""
8914       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8916 Overview:
8917 """""""""
8919 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating-point <t_floating>`
8920 ``value`` to type ``ty2``.
8922 Arguments:
8923 """"""""""
8925 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
8926 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
8927 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
8928 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
8929 type with the same number of elements as ``ty``
8931 Semantics:
8932 """"""""""
8934 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating-point
8935 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
8936 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
8937 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8939 Example:
8940 """"""""
8942 .. code-block:: llvm
8944       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
8945       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
8946       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
8948 '``uitofp .. to``' Instruction
8949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8951 Syntax:
8952 """""""
8956       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8958 Overview:
8959 """""""""
8961 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
8962 and converts that value to the ``ty2`` type.
8964 Arguments:
8965 """"""""""
8967 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
8968 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
8969 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
8970 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
8971 type with the same number of elements as ``ty``
8973 Semantics:
8974 """"""""""
8976 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
8977 integer quantity and converts it to the corresponding floating-point
8978 value. If the value cannot be exactly represented, it is rounded using
8979 the default rounding mode.
8982 Example:
8983 """"""""
8985 .. code-block:: llvm
8987       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
8988       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
8990 '``sitofp .. to``' Instruction
8991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8993 Syntax:
8994 """""""
8998       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9000 Overview:
9001 """""""""
9003 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
9004 converts that value to the ``ty2`` type.
9006 Arguments:
9007 """"""""""
9009 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9010 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9011 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9012 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9013 type with the same number of elements as ``ty``
9015 Semantics:
9016 """"""""""
9018 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
9019 quantity and converts it to the corresponding floating-point value. If the
9020 value cannot be exactly represented, it is rounded using the default rounding
9021 mode.
9023 Example:
9024 """"""""
9026 .. code-block:: llvm
9028       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9029       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
9031 .. _i_ptrtoint:
9033 '``ptrtoint .. to``' Instruction
9034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9036 Syntax:
9037 """""""
9041       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9043 Overview:
9044 """""""""
9046 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
9047 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
9049 Arguments:
9050 """"""""""
9052 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
9053 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
9054 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
9055 a vector of integers type.
9057 Semantics:
9058 """"""""""
9060 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
9061 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
9062 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
9063 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
9064 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
9065 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
9066 change.
9068 Example:
9069 """"""""
9071 .. code-block:: llvm
9073       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
9074       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
9075       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
9077 .. _i_inttoptr:
9079 '``inttoptr .. to``' Instruction
9080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9082 Syntax:
9083 """""""
9087       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9089 Overview:
9090 """""""""
9092 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
9093 pointer type, ``ty2``.
9095 Arguments:
9096 """"""""""
9098 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
9099 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
9100 type.
9102 Semantics:
9103 """"""""""
9105 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
9106 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
9107 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
9108 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
9109 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
9110 nothing is done (*no-op cast*).
9112 Example:
9113 """"""""
9115 .. code-block:: llvm
9117       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
9118       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
9119       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
9120       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
9122 .. _i_bitcast:
9124 '``bitcast .. to``' Instruction
9125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9127 Syntax:
9128 """""""
9132       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9134 Overview:
9135 """""""""
9137 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
9138 changing any bits.
9140 Arguments:
9141 """"""""""
9143 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
9144 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
9145 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
9146 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
9147 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
9148 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
9149 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
9150 long as they have the same size).
9152 Semantics:
9153 """"""""""
9155 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
9156 is always a *no-op cast* because no bits change with this
9157 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
9158 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
9159 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
9160 pointers) types with the same address space through this instruction.
9161 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
9162 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
9164 Example:
9165 """"""""
9167 .. code-block:: text
9169       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
9170       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
9171       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
9172       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
9174 .. _i_addrspacecast:
9176 '``addrspacecast .. to``' Instruction
9177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9179 Syntax:
9180 """""""
9184       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
9186 Overview:
9187 """""""""
9189 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
9190 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
9192 Arguments:
9193 """"""""""
9195 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
9196 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
9197 address space.
9199 Semantics:
9200 """"""""""
9202 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
9203 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
9204 value modification, depending on the target and the address space
9205 pair. Pointer conversions within the same address space must be
9206 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
9207 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
9208 location.
9210 Example:
9211 """"""""
9213 .. code-block:: llvm
9215       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
9216       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
9217       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
9219 .. _otherops:
9221 Other Operations
9222 ----------------
9224 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
9225 which defy better classification.
9227 .. _i_icmp:
9229 '``icmp``' Instruction
9230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9232 Syntax:
9233 """""""
9237       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
9239 Overview:
9240 """""""""
9242 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
9243 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
9244 pointer, or pointer vector operands.
9246 Arguments:
9247 """"""""""
9249 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9250 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9251 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9253 #. ``eq``: equal
9254 #. ``ne``: not equal
9255 #. ``ugt``: unsigned greater than
9256 #. ``uge``: unsigned greater or equal
9257 #. ``ult``: unsigned less than
9258 #. ``ule``: unsigned less or equal
9259 #. ``sgt``: signed greater than
9260 #. ``sge``: signed greater or equal
9261 #. ``slt``: signed less than
9262 #. ``sle``: signed less or equal
9264 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
9265 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
9266 must also be identical types.
9268 Semantics:
9269 """"""""""
9271 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
9272 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
9273 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
9275 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
9276    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9277 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
9278    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9279 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
9280    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
9281 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
9282    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9283 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
9284    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
9285 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
9286    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9287 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9288    if ``op1`` is greater than ``op2``.
9289 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9290    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9291 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9292    if ``op1`` is less than ``op2``.
9293 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9294    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9296 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
9297 are compared as if they were integers.
9299 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
9300 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
9301 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
9303 Example:
9304 """"""""
9306 .. code-block:: text
9308       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
9309       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
9310       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
9311       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
9312       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
9313       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
9315 .. _i_fcmp:
9317 '``fcmp``' Instruction
9318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9320 Syntax:
9321 """""""
9325       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
9327 Overview:
9328 """""""""
9330 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
9331 values based on comparison of its operands.
9333 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
9334 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
9336 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
9337 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
9338 compared.
9340 Arguments:
9341 """"""""""
9343 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9344 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9345 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9347 #. ``false``: no comparison, always returns false
9348 #. ``oeq``: ordered and equal
9349 #. ``ogt``: ordered and greater than
9350 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
9351 #. ``olt``: ordered and less than
9352 #. ``ole``: ordered and less than or equal
9353 #. ``one``: ordered and not equal
9354 #. ``ord``: ordered (no nans)
9355 #. ``ueq``: unordered or equal
9356 #. ``ugt``: unordered or greater than
9357 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
9358 #. ``ult``: unordered or less than
9359 #. ``ule``: unordered or less than or equal
9360 #. ``une``: unordered or not equal
9361 #. ``uno``: unordered (either nans)
9362 #. ``true``: no comparison, always returns true
9364 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
9365 that either operand may be a QNAN.
9367 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating-point
9368 <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating-point type.
9369 They must have identical types.
9371 Semantics:
9372 """"""""""
9374 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
9375 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
9376 vectors are compared element by element. Each comparison performed
9377 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
9379 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
9380 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9381    is equal to ``op2``.
9382 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9383    is greater than ``op2``.
9384 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9385    is greater than or equal to ``op2``.
9386 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9387    is less than ``op2``.
9388 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9389    is less than or equal to ``op2``.
9390 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9391    is not equal to ``op2``.
9392 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
9393 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9394    equal to ``op2``.
9395 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9396    greater than ``op2``.
9397 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9398    greater than or equal to ``op2``.
9399 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9400    less than ``op2``.
9401 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9402    less than or equal to ``op2``.
9403 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9404    not equal to ``op2``.
9405 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
9406 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
9408 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
9409 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9410 otherwise unsafe floating-point optimizations.
9412 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
9413 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
9414 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
9415 ``nnan``, ``ninf``, and ``reassoc``. See :ref:`fastmath` for more information.
9417 Example:
9418 """"""""
9420 .. code-block:: text
9422       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
9423       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9424       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9425       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
9427 .. _i_phi:
9429 '``phi``' Instruction
9430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9432 Syntax:
9433 """""""
9437       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
9439 Overview:
9440 """""""""
9442 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
9443 graph representing the function.
9445 Arguments:
9446 """"""""""
9448 The type of the incoming values is specified with the first type field.
9449 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
9450 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
9451 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
9452 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
9453 label arguments.
9455 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
9456 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
9457 block.
9459 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
9460 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
9461 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
9462 instruction's return value on the same edge).
9464 Semantics:
9465 """"""""""
9467 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
9468 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
9469 executed just prior to the current block.
9471 Example:
9472 """"""""
9474 .. code-block:: llvm
9476     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
9477       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
9478       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
9479       br label %Loop
9481 .. _i_select:
9483 '``select``' Instruction
9484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9486 Syntax:
9487 """""""
9491       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
9493       selty is either i1 or {<N x i1>}
9495 Overview:
9496 """""""""
9498 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
9499 condition, without IR-level branching.
9501 Arguments:
9502 """"""""""
9504 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
9505 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
9506 class <t_firstclass>` type.
9508 Semantics:
9509 """"""""""
9511 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
9512 the first value argument; otherwise, it returns the second value
9513 argument.
9515 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
9516 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
9518 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
9519 same size, then an entire vector is selected.
9521 Example:
9522 """"""""
9524 .. code-block:: llvm
9526       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
9528 .. _i_call:
9530 '``call``' Instruction
9531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9533 Syntax:
9534 """""""
9538       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)]
9539                  [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs] [ operand bundles ]
9541 Overview:
9542 """""""""
9544 The '``call``' instruction represents a simple function call.
9546 Arguments:
9547 """"""""""
9549 This instruction requires several arguments:
9551 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
9552    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
9553    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
9554    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
9555    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
9557    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
9558       recursive cycle in the call graph.
9559    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
9560       forwarded in place.
9562    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
9563    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
9564    varargs from the caller, while ``musttail`` implies that varargs from the
9565    caller are passed to the callee. Calls marked ``musttail`` must obey the
9566    following additional  rules:
9568    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
9569      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
9570    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
9571      produced by the call or void.
9572    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
9573      parameters or return types may differ in pointee type, but not
9574      in address space.
9575    - The calling conventions of the caller and callee must match.
9576    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
9577      returned, and inalloca, must match.
9578    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
9579      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
9580      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
9582    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
9583    the following conditions are met:
9585    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
9586    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
9587       uses value of call or is void).
9588    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
9589       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
9590    -  `Platform-specific constraints are
9591       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
9593 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
9594    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
9595    call optimization from being performed on the call.
9597 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
9598    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9599    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
9600    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
9602 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
9603    convention <callingconv>` the call should use. If none is
9604    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
9605    calling convention of the call must match the calling convention of
9606    the target function, or else the behavior is undefined.
9607 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
9608    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
9609    are valid here.
9610 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the adress space
9611    of the called function. If it is not specified, the program address space
9612    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
9613 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
9614    type of the return value. Functions that return no value are marked
9615    ``void``.
9616 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
9617    argument types must match the types implied by this signature. This
9618    type can be omitted if the function is not varargs.
9619 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
9620    be called. In most cases, this is a direct function call, but
9621    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
9622    to function value.
9623 #. '``function args``': argument list whose types match the function
9624    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
9625    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
9626    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
9627    extra arguments can be specified.
9628 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
9629 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
9631 Semantics:
9632 """"""""""
9634 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
9635 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
9636 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
9637 flow continues with the instruction after the function call, and the
9638 return value of the function is bound to the result argument.
9640 Example:
9641 """"""""
9643 .. code-block:: llvm
9645       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
9646       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
9647       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
9648       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
9649       call void %foo(i8 97 signext)
9651       %struct.A = type { i32, i8 }
9652       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
9653       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
9654       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
9655       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
9656       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
9658 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
9659 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
9660 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
9661 This is something we'd like to change in the future to provide better
9662 support for freestanding environments and non-C-based languages.
9664 .. _i_va_arg:
9666 '``va_arg``' Instruction
9667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9669 Syntax:
9670 """""""
9674       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
9676 Overview:
9677 """""""""
9679 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
9680 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
9681 the ``va_arg`` macro in C.
9683 Arguments:
9684 """"""""""
9686 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
9687 argument. It returns a value of the specified argument type and
9688 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
9689 type of ``va_list`` is target specific.
9691 Semantics:
9692 """"""""""
9694 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
9695 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
9696 the next argument. For more information, see the variable argument
9697 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
9699 It is legal for this instruction to be called in a function which does
9700 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
9701 function.
9703 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
9704 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
9706 Example:
9707 """"""""
9709 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
9711 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
9712 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
9713 types on any target.
9715 .. _i_landingpad:
9717 '``landingpad``' Instruction
9718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9720 Syntax:
9721 """""""
9725       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
9726       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
9728       <clause> := catch <type> <value>
9729       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
9731 Overview:
9732 """""""""
9734 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9735 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9736 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
9737 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
9738 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
9739 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
9741 Arguments:
9742 """"""""""
9744 The optional
9745 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
9747 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
9748 contains the global variable representing the "type" that may be caught
9749 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
9750 clause takes an array constant as its argument. Use
9751 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
9752 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
9753 the ``cleanup`` flag.
9755 Semantics:
9756 """"""""""
9758 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
9759 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
9760 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
9761 calling conventions, how the personality function results are
9762 represented in LLVM IR is target specific.
9764 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
9765 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
9766 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
9767 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9768 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
9769 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
9770 unwinding continues further up the call stack.
9772 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
9774 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
9775    of an '``invoke``' instruction.
9776 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
9777    first non-PHI instruction.
9778 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
9779    pad block.
9780 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
9781    '``landingpad``' instruction.
9783 Example:
9784 """"""""
9786 .. code-block:: llvm
9788       ;; A landing pad which can catch an integer.
9789       %res = landingpad { i8*, i32 }
9790                catch i8** @_ZTIi
9791       ;; A landing pad that is a cleanup.
9792       %res = landingpad { i8*, i32 }
9793                cleanup
9794       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
9795       %res = landingpad { i8*, i32 }
9796                catch i8** @_ZTIi
9797                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
9799 .. _i_catchpad:
9801 '``catchpad``' Instruction
9802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9804 Syntax:
9805 """""""
9809       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
9811 Overview:
9812 """""""""
9814 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9815 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9816 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
9817 control to catch an exception.
9819 Arguments:
9820 """"""""""
9822 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
9823 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
9824 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
9825 terminates in a ``catchswitch``.
9827 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
9828 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
9829 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
9830 the exception.
9832 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
9833 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
9834 pads.
9836 Semantics:
9837 """"""""""
9839 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
9840 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
9841 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
9842 entirely target and personality function-specific.
9844 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
9845 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
9847 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
9848 instructions is described in the
9849 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
9851 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
9852 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
9853 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
9854 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
9856 Example:
9857 """"""""
9859 .. code-block:: text
9861     dispatch:
9862       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
9863       ;; A catch block which can catch an integer.
9864     handler0:
9865       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
9867 .. _i_cleanuppad:
9869 '``cleanuppad``' Instruction
9870 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9872 Syntax:
9873 """""""
9877       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
9879 Overview:
9880 """""""""
9882 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9883 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9884 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
9885 transfer control to run cleanup actions.
9886 The ``args`` correspond to whatever additional
9887 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
9888 execute the cleanup.
9889 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
9890 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
9891 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
9892 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
9893 this operand may be the token ``none``.
9895 Arguments:
9896 """"""""""
9898 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
9899 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
9901 Semantics:
9902 """"""""""
9904 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9905 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
9906 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
9907 As with calling conventions, how the personality function results are
9908 represented in LLVM IR is target specific.
9910 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
9912 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
9913    an exceptional instruction.
9914 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
9915    first non-PHI instruction.
9916 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
9917    cleanup block.
9918 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
9919    '``cleanuppad``' instruction.
9921 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
9922 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
9923 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
9924 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
9926 Example:
9927 """"""""
9929 .. code-block:: text
9931       %tok = cleanuppad within %cs []
9933 .. _intrinsics:
9935 Intrinsic Functions
9936 ===================
9938 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
9939 have well known names and semantics and are required to follow certain
9940 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
9941 for the LLVM language that does not require changing all of the
9942 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
9943 reader/writer, the parser, etc...).
9945 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
9946 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
9947 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
9948 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
9949 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
9950 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
9951 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
9952 are added that they be documented here.
9954 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
9955 represents a family of functions that perform the same operation but on
9956 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
9957 different integer types, overloading is used commonly to allow an
9958 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
9959 argument types or the result type can be overloaded to accept any
9960 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
9961 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
9962 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
9963 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
9964 argument or the result.
9966 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
9967 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
9968 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
9969 whose type is matched against another type do not. For example, the
9970 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
9971 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
9972 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
9973 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
9974 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
9975 type is matched against the return type, it does not require its own
9976 name suffix.
9978 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
9979 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
9981 .. _int_varargs:
9983 Variable Argument Handling Intrinsics
9984 -------------------------------------
9986 Variable argument support is defined in LLVM with the
9987 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
9988 functions. These functions are related to the similarly named macros
9989 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
9991 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
9992 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
9993 does not define what this type is, so all transformations should be
9994 prepared to handle these functions regardless of the type used.
9996 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
9997 variable argument handling intrinsic functions are used.
9999 .. code-block:: llvm
10001     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
10002     ; it is merely an i8*.
10003     %struct.va_list = type { i8* }
10005     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
10006     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
10008     define i32 @test(i32 %X, ...) {
10009       ; Initialize variable argument processing
10010       %ap = alloca %struct.va_list
10011       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
10012       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
10014       ; Read a single integer argument
10015       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
10017       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
10018       %aq = alloca i8*
10019       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
10020       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
10021       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
10023       ; Stop processing of arguments.
10024       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
10025       ret i32 %tmp
10026     }
10028     declare void @llvm.va_start(i8*)
10029     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
10030     declare void @llvm.va_end(i8*)
10032 .. _int_va_start:
10034 '``llvm.va_start``' Intrinsic
10035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10037 Syntax:
10038 """""""
10042       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
10044 Overview:
10045 """""""""
10047 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
10048 subsequent use by ``va_arg``.
10050 Arguments:
10051 """"""""""
10053 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10055 Semantics:
10056 """"""""""
10058 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
10059 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
10060 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
10061 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
10062 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
10063 to know the last argument of the function as the compiler can figure
10064 that out.
10066 '``llvm.va_end``' Intrinsic
10067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10069 Syntax:
10070 """""""
10074       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
10076 Overview:
10077 """""""""
10079 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
10080 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
10082 Arguments:
10083 """"""""""
10085 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
10087 Semantics:
10088 """"""""""
10090 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
10091 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
10092 element to which the argument points. Calls to
10093 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
10094 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
10095 ``llvm.va_end``.
10097 .. _int_va_copy:
10099 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
10100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10102 Syntax:
10103 """""""
10107       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
10109 Overview:
10110 """""""""
10112 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
10113 from the source argument list to the destination argument list.
10115 Arguments:
10116 """"""""""
10118 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10119 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
10121 Semantics:
10122 """"""""""
10124 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
10125 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
10126 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
10127 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
10128 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
10130 Accurate Garbage Collection Intrinsics
10131 --------------------------------------
10133 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
10134 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
10135 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
10136 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
10138 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
10139 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
10140 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
10141 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
10142 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
10143 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
10145 Experimental Statepoint Intrinsics
10146 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10148 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
10149 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
10150 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
10151 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
10152 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
10153 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
10154 described in :doc:`Statepoints`.
10156 .. _int_gcroot:
10158 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
10159 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10161 Syntax:
10162 """""""
10166       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
10168 Overview:
10169 """""""""
10171 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
10172 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
10174 Arguments:
10175 """"""""""
10177 The first argument specifies the address of a stack object that contains
10178 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
10179 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
10180 root.
10182 Semantics:
10183 """"""""""
10185 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
10186 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
10187 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
10188 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
10189 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
10191 .. _int_gcread:
10193 '``llvm.gcread``' Intrinsic
10194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10196 Syntax:
10197 """""""
10201       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
10203 Overview:
10204 """""""""
10206 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
10207 locations, allowing garbage collector implementations that require read
10208 barriers.
10210 Arguments:
10211 """"""""""
10213 The second argument is the address to read from, which should be an
10214 address allocated from the garbage collector. The first object is a
10215 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
10216 runtime (otherwise null).
10218 Semantics:
10219 """"""""""
10221 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
10222 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10223 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
10224 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10225 algorithm <gc>`.
10227 .. _int_gcwrite:
10229 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
10230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10232 Syntax:
10233 """""""
10237       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
10239 Overview:
10240 """""""""
10242 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
10243 locations, allowing garbage collector implementations that require write
10244 barriers (such as generational or reference counting collectors).
10246 Arguments:
10247 """"""""""
10249 The first argument is the reference to store, the second is the start of
10250 the object to store it to, and the third is the address of the field of
10251 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
10252 object, Obj may be null.
10254 Semantics:
10255 """"""""""
10257 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
10258 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10259 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
10260 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10261 algorithm <gc>`.
10263 Code Generator Intrinsics
10264 -------------------------
10266 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
10267 may only be implemented with code generator support.
10269 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
10270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10272 Syntax:
10273 """""""
10277       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
10279 Overview:
10280 """""""""
10282 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
10283 target-specific value indicating the return address of the current
10284 function or one of its callers.
10286 Arguments:
10287 """"""""""
10289 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10290 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
10291 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10292 value.
10294 Semantics:
10295 """"""""""
10297 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
10298 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
10299 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10300 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10301 used for debugging purposes.
10303 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10304 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10305 of the obvious source-language caller.
10307 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
10308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10310 Syntax:
10311 """""""
10315       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
10317 Overview:
10318 """""""""
10320 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
10321 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
10322 current function is stored.
10324 Semantics:
10325 """"""""""
10327 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10328 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10329 of the obvious source-language caller.
10331 This intrinsic is only implemented for x86.
10333 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
10334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10336 Syntax:
10337 """""""
10341       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
10343 Overview:
10344 """""""""
10346 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
10347 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
10349 Arguments:
10350 """"""""""
10352 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10353 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
10354 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10355 value.
10357 Semantics:
10358 """"""""""
10360 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
10361 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
10362 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10363 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10364 used for debugging purposes.
10366 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10367 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10368 of the obvious source-language caller.
10370 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
10371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10373 Syntax:
10374 """""""
10378       declare void @llvm.localescape(...)
10379       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
10381 Overview:
10382 """""""""
10384 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
10385 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
10386 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
10387 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
10389 Arguments:
10390 """"""""""
10392 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
10393 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
10394 once, and it can only do so from the entry block.
10396 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
10397 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
10398 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
10399 other modules.
10401 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
10402 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
10403 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
10404 pointer in platform-specific ways.
10406 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
10407 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
10409 Semantics:
10410 """"""""""
10412 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
10413 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
10414 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
10415 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
10416 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
10417 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
10418 '``llvm.localrecover``'.
10420 .. _int_read_register:
10421 .. _int_write_register:
10423 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
10424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10426 Syntax:
10427 """""""
10431       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
10432       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
10433       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
10434       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
10435       !0 = !{!"sp\00"}
10437 Overview:
10438 """""""""
10440 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
10441 provides access to the named register. The register must be valid on
10442 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
10443 with the register being read.
10445 Semantics:
10446 """"""""""
10448 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
10449 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
10450 the current value of the register, where possible.
10452 This is useful to implement named register global variables that need
10453 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
10454 bare-metal programs including OS kernels.
10456 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
10457 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
10458 allocatable registers are not supported.
10460 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
10461 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
10462 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
10463 registers.
10465 .. _int_stacksave:
10467 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
10468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10470 Syntax:
10471 """""""
10475       declare i8* @llvm.stacksave()
10477 Overview:
10478 """""""""
10480 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
10481 of the function stack, for use with
10482 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
10483 implementing language features like scoped automatic variable sized
10484 arrays in C99.
10486 Semantics:
10487 """"""""""
10489 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
10490 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
10491 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
10492 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
10493 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
10494 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
10495 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
10497 .. _int_stackrestore:
10499 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
10500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10502 Syntax:
10503 """""""
10507       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
10509 Overview:
10510 """""""""
10512 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
10513 the function stack to the state it was in when the corresponding
10514 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
10515 useful for implementing language features like scoped automatic variable
10516 sized arrays in C99.
10518 Semantics:
10519 """"""""""
10521 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
10523 .. _int_get_dynamic_area_offset:
10525 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
10526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10528 Syntax:
10529 """""""
10533       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
10534       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
10536 Overview:
10537 """""""""
10539       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
10540       get the offset from native stack pointer to the address of the most
10541       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
10542       intendend for use in combination with
10543       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
10544       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
10545       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
10547 Semantics:
10548 """"""""""
10550       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
10551       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
10552       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
10553       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
10554       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
10555       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
10556       one past the end of the most recent dynamic alloca.
10558       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10559       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
10560       compile-time-known constant value.
10562       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10563       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
10565 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
10566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10568 Syntax:
10569 """""""
10573       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
10575 Overview:
10576 """""""""
10578 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
10579 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
10580 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
10581 its performance characteristics.
10583 Arguments:
10584 """"""""""
10586 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
10587 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
10588 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
10589 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
10590 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
10591 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
10592 arguments must be constant integers.
10594 Semantics:
10595 """"""""""
10597 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
10598 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
10599 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
10600 the processor cache for better performance.
10602 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
10603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10605 Syntax:
10606 """""""
10610       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
10612 Overview:
10613 """""""""
10615 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
10616 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
10617 method is target specific, but it is expected that the marker will use
10618 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
10619 guarantees that it will remain with any specific instruction after
10620 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
10621 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
10622 allow correlations of simulation runs.
10624 Arguments:
10625 """"""""""
10627 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
10629 Semantics:
10630 """"""""""
10632 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
10633 that do not support this intrinsic may ignore it.
10635 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
10636 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10638 Syntax:
10639 """""""
10643       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
10645 Overview:
10646 """""""""
10648 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
10649 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
10650 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
10651 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
10652 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
10653 timings.
10655 Semantics:
10656 """"""""""
10658 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
10659 memory. Implementations are allowed to either return a application
10660 specific value or a system wide value. On backends without support, this
10661 is lowered to a constant 0.
10663 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
10664 running at and the host platform.
10666 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
10667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10669 Syntax:
10670 """""""
10674       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
10676 Overview:
10677 """""""""
10679 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
10680 in the specified range to the execution unit of the processor. On
10681 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
10682 flushes the instruction cache.
10684 Semantics:
10685 """"""""""
10687 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
10688 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
10689 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
10690 instructions or a system call, if cache flushing requires special
10691 privileges.
10693 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
10694 time library.
10696 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
10697 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
10699 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
10700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10702 Syntax:
10703 """""""
10707       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
10708                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
10710 Overview:
10711 """""""""
10713 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
10714 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
10715 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
10716 program at runtime.
10718 Arguments:
10719 """"""""""
10721 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10722 name of the entity being instrumented. This should generally be the
10723 (mangled) function name for a set of counters.
10725 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10726 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
10727 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
10728 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
10729 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
10731 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
10732 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
10734 Semantics:
10735 """"""""""
10737 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
10738 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
10739 structures and the code to increment the appropriate value, in a
10740 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
10741 the ``llvm-profdata`` tool.
10743 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
10744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10746 Syntax:
10747 """""""
10751       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
10752                                                   i32 <num-counters>,
10753                                                   i32 <index>, i64 <step>)
10755 Overview:
10756 """""""""
10758 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
10759 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
10760 argument to specify the step of the increment.
10762 Arguments:
10763 """"""""""
10764 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
10765 intrinsic.
10767 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
10769 Semantics:
10770 """"""""""
10771 See description of '``llvm.instrprof.increment``' instrinsic.
10774 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
10775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10777 Syntax:
10778 """""""
10782       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
10783                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
10784                                                  i32 <index>)
10786 Overview:
10787 """""""""
10789 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
10790 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
10791 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
10792 instrumented expressions take in a program at runtime.
10794 Arguments:
10795 """"""""""
10797 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10798 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
10799 (mangled) function name for a set of counters.
10801 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10802 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
10803 is an error if ``hash`` differs between two instances of
10804 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
10806 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
10807 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
10808 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
10809 supported value profiling kinds are enumerated through the
10810 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
10811 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
10812 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
10814 Semantics:
10815 """"""""""
10817 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
10818 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
10819 pass will generate the appropriate data structures and replace the
10820 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
10821 runtime library with proper arguments.
10823 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
10824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10826 Syntax:
10827 """""""
10831       declare i8* @llvm.thread.pointer()
10833 Overview:
10834 """""""""
10836 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
10837 pointer.
10839 Semantics:
10840 """"""""""
10842 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
10843 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
10844 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
10845 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
10846 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
10847 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
10848 this intrinsic.
10850 Standard C Library Intrinsics
10851 -----------------------------
10853 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
10854 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
10855 information about the alignment of the pointer arguments to the code
10856 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
10858 .. _int_memcpy:
10860 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
10861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10863 Syntax:
10864 """""""
10866 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
10867 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
10868 support all bit widths however.
10872       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
10873                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10874       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
10875                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10877 Overview:
10878 """""""""
10880 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10881 source location to the destination location.
10883 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
10884 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
10885 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
10887 Arguments:
10888 """"""""""
10890 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
10891 pointer to the source. The third argument is an integer argument
10892 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
10893 boolean indicating a volatile access.
10895 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10896 for the first and second arguments.
10898 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
10899 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
10900 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10902 Semantics:
10903 """"""""""
10905 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10906 source location to the destination location, which are not allowed to
10907 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
10908 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
10909 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
10911 .. _int_memmove:
10913 '``llvm.memmove``' Intrinsic
10914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10916 Syntax:
10917 """""""
10919 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
10920 bit width and for different address space. Not all targets support all
10921 bit widths however.
10925       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
10926                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10927       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
10928                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10930 Overview:
10931 """""""""
10933 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
10934 source location to the destination location. It is similar to the
10935 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
10936 overlap.
10938 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
10939 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
10940 argument and the pointers can be in specified address spaces.
10942 Arguments:
10943 """"""""""
10945 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
10946 pointer to the source. The third argument is an integer argument
10947 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
10948 boolean indicating a volatile access.
10950 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10951 for the first and second arguments.
10953 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
10954 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
10955 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10957 Semantics:
10958 """"""""""
10960 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10961 source location to the destination location, which may overlap. It
10962 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
10963 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
10964 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
10966 .. _int_memset:
10968 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
10969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10971 Syntax:
10972 """""""
10974 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
10975 bit width and for different address spaces. However, not all targets
10976 support all bit widths.
10980       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
10981                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10982       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
10983                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10985 Overview:
10986 """""""""
10988 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
10989 particular byte value.
10991 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
10992 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
10993 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
10995 Arguments:
10996 """"""""""
10998 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
10999 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
11000 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
11001 is a boolean indicating a volatile access.
11003 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11004 for the first arguments.
11006 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
11007 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11008 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11010 Semantics:
11011 """"""""""
11013 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
11014 at the destination location.
11016 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
11017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11019 Syntax:
11020 """""""
11022 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
11023 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11024 all types however.
11028       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
11029       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
11030       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
11031       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
11032       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11034 Overview:
11035 """""""""
11037 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
11039 Arguments:
11040 """"""""""
11042 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11044 Semantics:
11045 """"""""""
11047 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
11048 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
11049 matches a conforming libm implementation.
11051 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11052 using a less accurate calculation.
11054 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
11055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11057 Syntax:
11058 """""""
11060 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
11061 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11062 all types however.
11066       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
11067       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
11068       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
11069       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
11070       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
11072 Overview:
11073 """""""""
11075 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11076 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
11077 multiplications is not defined. When a vector of floating-point type is
11078 used, the second argument remains a scalar integer value.
11080 Arguments:
11081 """"""""""
11083 The second argument is an integer power, and the first is a value to
11084 raise to that power.
11086 Semantics:
11087 """"""""""
11089 This function returns the first value raised to the second power with an
11090 unspecified sequence of rounding operations.
11092 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
11093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11095 Syntax:
11096 """""""
11098 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
11099 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11100 all types however.
11104       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
11105       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
11106       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
11107       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
11108       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11110 Overview:
11111 """""""""
11113 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
11115 Arguments:
11116 """"""""""
11118 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11120 Semantics:
11121 """"""""""
11123 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
11124 trapping or setting ``errno``.
11126 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11127 using a less accurate calculation.
11129 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
11130 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11132 Syntax:
11133 """""""
11135 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
11136 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11137 all types however.
11141       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
11142       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
11143       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
11144       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
11145       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11147 Overview:
11148 """""""""
11150 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
11152 Arguments:
11153 """"""""""
11155 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11157 Semantics:
11158 """"""""""
11160 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
11161 trapping or setting ``errno``.
11163 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11164 using a less accurate calculation.
11166 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
11167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11169 Syntax:
11170 """""""
11172 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
11173 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11174 all types however.
11178       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
11179       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
11180       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
11181       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
11182       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
11184 Overview:
11185 """""""""
11187 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11188 specified (positive or negative) power.
11190 Arguments:
11191 """"""""""
11193 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11195 Semantics:
11196 """"""""""
11198 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
11199 trapping or setting ``errno``.
11201 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11202 using a less accurate calculation.
11204 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
11205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11207 Syntax:
11208 """""""
11210 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
11211 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11212 all types however.
11216       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
11217       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
11218       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
11219       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
11220       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11222 Overview:
11223 """""""""
11225 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
11226 value.
11228 Arguments:
11229 """"""""""
11231 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11233 Semantics:
11234 """"""""""
11236 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
11237 trapping or setting ``errno``.
11239 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11240 using a less accurate calculation.
11242 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
11243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11245 Syntax:
11246 """""""
11248 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
11249 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11250 all types however.
11254       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
11255       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
11256       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
11257       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
11258       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11260 Overview:
11261 """""""""
11263 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
11264 specified value.
11266 Arguments:
11267 """"""""""
11269 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11271 Semantics:
11272 """"""""""
11274 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
11275 trapping or setting ``errno``.
11277 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11278 using a less accurate calculation.
11280 '``llvm.log.*``' Intrinsic
11281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11283 Syntax:
11284 """""""
11286 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
11287 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11288 all types however.
11292       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
11293       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
11294       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
11295       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
11296       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11298 Overview:
11299 """""""""
11301 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
11302 value.
11304 Arguments:
11305 """"""""""
11307 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11309 Semantics:
11310 """"""""""
11312 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
11313 trapping or setting ``errno``.
11315 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11316 using a less accurate calculation.
11318 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
11319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11321 Syntax:
11322 """""""
11324 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
11325 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11326 all types however.
11330       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
11331       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
11332       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
11333       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
11334       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11336 Overview:
11337 """""""""
11339 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
11340 specified value.
11342 Arguments:
11343 """"""""""
11345 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11347 Semantics:
11348 """"""""""
11350 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
11351 trapping or setting ``errno``.
11353 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11354 using a less accurate calculation.
11356 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
11357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11359 Syntax:
11360 """""""
11362 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
11363 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11364 all types however.
11368       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
11369       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
11370       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
11371       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
11372       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11374 Overview:
11375 """""""""
11377 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
11378 value.
11380 Arguments:
11381 """"""""""
11383 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11385 Semantics:
11386 """"""""""
11388 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
11389 trapping or setting ``errno``.
11391 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11392 using a less accurate calculation.
11394 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
11395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11397 Syntax:
11398 """""""
11400 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
11401 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11402 all types however.
11406       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
11407       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
11408       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
11409       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
11410       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
11412 Overview:
11413 """""""""
11415 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
11417 Arguments:
11418 """"""""""
11420 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11422 Semantics:
11423 """"""""""
11425 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
11426 trapping or setting ``errno``.
11428 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11429 using a less accurate calculation.
11431 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
11432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11434 Syntax:
11435 """""""
11437 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
11438 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11439 all types however.
11443       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
11444       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
11445       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
11446       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
11447       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11449 Overview:
11450 """""""""
11452 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
11453 operand.
11455 Arguments:
11456 """"""""""
11458 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11459 type.
11461 Semantics:
11462 """"""""""
11464 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
11465 would, and handles error conditions in the same way.
11467 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
11468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11470 Syntax:
11471 """""""
11473 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
11474 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11475 all types however.
11479       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
11480       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11481       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11482       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11483       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11485 Overview:
11486 """""""""
11488 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
11489 arguments.
11492 Arguments:
11493 """"""""""
11495 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11496 type.
11498 Semantics:
11499 """"""""""
11501 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, except for handling of
11502 signaling NaNs. This match's the behavior of libm's fmin.
11504 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11505 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
11506 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
11507 equal to both operands. This means that fmin(+/-0.0, +/-0.0) could
11508 return either -0.0 or 0.0.
11510 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
11511 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
11512 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
11513 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
11514 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
11515 ``llvm.canonicalize``).
11518 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
11519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11521 Syntax:
11522 """""""
11524 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
11525 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11526 all types however.
11530       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
11531       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11532       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
11533       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11534       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
11536 Overview:
11537 """""""""
11539 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
11540 arguments.
11543 Arguments:
11544 """"""""""
11546 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11547 type.
11549 Semantics:
11550 """"""""""
11551 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum except for the handling of
11552 signaling NaNs. This matches the behavior of libm's fmax.
11554 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11555 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
11556 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
11557 equal to both operands. This means that fmax(+/-0.0, +/-0.0) could
11558 return either -0.0 or 0.0.
11560 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
11561 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
11562 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
11563 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
11564 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
11565 ``llvm.canonicalize``).
11567 '``llvm.minimum.*``' Intrinsic
11568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11570 Syntax:
11571 """""""
11573 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minimum`` on any
11574 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11575 all types however.
11579       declare float     @llvm.minimum.f32(float %Val0, float %Val1)
11580       declare double    @llvm.minimum.f64(double %Val0, double %Val1)
11581       declare x86_fp80  @llvm.minimum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11582       declare fp128     @llvm.minimum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11583       declare ppc_fp128 @llvm.minimum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11585 Overview:
11586 """""""""
11588 The '``llvm.minimum.*``' intrinsics return the minimum of the two
11589 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
11592 Arguments:
11593 """"""""""
11595 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11596 type.
11598 Semantics:
11599 """"""""""
11600 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the lesser
11601 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
11602 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
11603 IEEE 754-2018.
11605 '``llvm.maximum.*``' Intrinsic
11606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11608 Syntax:
11609 """""""
11611 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maximum`` on any
11612 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11613 all types however.
11617       declare float     @llvm.maximum.f32(float %Val0, float %Val1)
11618       declare double    @llvm.maximum.f64(double %Val0, double %Val1)
11619       declare x86_fp80  @llvm.maximum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11620       declare fp128     @llvm.maximum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11621       declare ppc_fp128 @llvm.maximum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11623 Overview:
11624 """""""""
11626 The '``llvm.maximum.*``' intrinsics return the maximum of the two
11627 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
11630 Arguments:
11631 """"""""""
11633 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11634 type.
11636 Semantics:
11637 """"""""""
11638 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the greater
11639 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
11640 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
11641 IEEE 754-2018.
11643 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
11644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11646 Syntax:
11647 """""""
11649 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
11650 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11651 all types however.
11655       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
11656       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
11657       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
11658       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
11659       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
11661 Overview:
11662 """""""""
11664 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
11665 first operand and the sign of the second operand.
11667 Arguments:
11668 """"""""""
11670 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11671 type.
11673 Semantics:
11674 """"""""""
11676 This function returns the same values as the libm ``copysign``
11677 functions would, and handles error conditions in the same way.
11679 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
11680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11682 Syntax:
11683 """""""
11685 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
11686 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11687 all types however.
11691       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
11692       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
11693       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
11694       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
11695       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11697 Overview:
11698 """""""""
11700 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
11702 Arguments:
11703 """"""""""
11705 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11706 type.
11708 Semantics:
11709 """"""""""
11711 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
11712 would, and handles error conditions in the same way.
11714 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
11715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11717 Syntax:
11718 """""""
11720 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
11721 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11722 all types however.
11726       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
11727       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
11728       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
11729       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
11730       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11732 Overview:
11733 """""""""
11735 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
11737 Arguments:
11738 """"""""""
11740 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11741 type.
11743 Semantics:
11744 """"""""""
11746 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
11747 would, and handles error conditions in the same way.
11749 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
11750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11752 Syntax:
11753 """""""
11755 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
11756 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11757 all types however.
11761       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
11762       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
11763       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
11764       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
11765       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11767 Overview:
11768 """""""""
11770 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11771 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
11773 Arguments:
11774 """"""""""
11776 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11777 type.
11779 Semantics:
11780 """"""""""
11782 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
11783 would, and handles error conditions in the same way.
11785 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
11786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11788 Syntax:
11789 """""""
11791 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
11792 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11793 all types however.
11797       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
11798       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
11799       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
11800       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
11801       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11803 Overview:
11804 """""""""
11806 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11807 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
11808 operand isn't an integer.
11810 Arguments:
11811 """"""""""
11813 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11814 type.
11816 Semantics:
11817 """"""""""
11819 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
11820 would, and handles error conditions in the same way.
11822 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
11823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11825 Syntax:
11826 """""""
11828 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
11829 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11830 all types however.
11834       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
11835       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
11836       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
11837       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
11838       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11840 Overview:
11841 """""""""
11843 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11844 nearest integer.
11846 Arguments:
11847 """"""""""
11849 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11850 type.
11852 Semantics:
11853 """"""""""
11855 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
11856 functions would, and handles error conditions in the same way.
11858 '``llvm.round.*``' Intrinsic
11859 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11861 Syntax:
11862 """""""
11864 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
11865 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11866 all types however.
11870       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
11871       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
11872       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
11873       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
11874       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11876 Overview:
11877 """""""""
11879 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11880 nearest integer.
11882 Arguments:
11883 """"""""""
11885 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11886 type.
11888 Semantics:
11889 """"""""""
11891 This function returns the same values as the libm ``round``
11892 functions would, and handles error conditions in the same way.
11894 Bit Manipulation Intrinsics
11895 ---------------------------
11897 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
11898 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
11900 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
11901 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11903 Syntax:
11904 """""""
11906 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
11907 integer type.
11911       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
11912       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
11913       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
11915 Overview:
11916 """""""""
11918 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
11919 bitpattern of an integer value; for example ``0b10110110`` becomes
11920 ``0b01101101``.
11922 Semantics:
11923 """"""""""
11925 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
11926 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
11928 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
11929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11931 Syntax:
11932 """""""
11934 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
11935 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
11939       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
11940       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
11941       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
11943 Overview:
11944 """""""""
11946 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
11947 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
11948 These are useful for performing operations on data that is not in the
11949 target's native byte order.
11951 Semantics:
11952 """"""""""
11954 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
11955 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
11956 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
11957 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
11958 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
11959 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
11960 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
11961 respectively).
11963 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
11964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11966 Syntax:
11967 """""""
11969 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
11970 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
11971 support all bit widths or vector types, however.
11975       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
11976       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
11977       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
11978       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
11979       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
11980       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
11982 Overview:
11983 """""""""
11985 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
11986 in a value.
11988 Arguments:
11989 """"""""""
11991 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
11992 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
11993 match the argument type.
11995 Semantics:
11996 """"""""""
11998 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
11999 each element of a vector.
12001 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
12002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12004 Syntax:
12005 """""""
12007 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
12008 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
12009 targets support all bit widths or vector types, however.
12013       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12014       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12015       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12016       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12017       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12018       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12020 Overview:
12021 """""""""
12023 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
12024 leading zeros in a variable.
12026 Arguments:
12027 """"""""""
12029 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12030 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12031 type must match the first argument type.
12033 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12034 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12035 defined result. Historically some architectures did not provide a
12036 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12037 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12039 Semantics:
12040 """"""""""
12042 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
12043 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
12044 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
12045 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12046 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
12048 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
12049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12051 Syntax:
12052 """""""
12054 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
12055 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
12056 support all bit widths or vector types, however.
12060       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12061       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12062       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12063       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12064       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12065       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12067 Overview:
12068 """""""""
12070 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
12071 trailing zeros.
12073 Arguments:
12074 """"""""""
12076 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12077 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12078 type must match the first argument type.
12080 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12081 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12082 defined result. Historically some architectures did not provide a
12083 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12084 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12086 Semantics:
12087 """"""""""
12089 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
12090 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
12091 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
12092 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12093 ``llvm.cttz(2) = 1``.
12095 .. _int_overflow:
12097 '``llvm.fshl.*``' Intrinsic
12098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12100 Syntax:
12101 """""""
12103 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshl`` on any
12104 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12105 support all bit widths or vector types, however.
12109       declare i8  @llvm.fshl.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12110       declare i67 @llvm.fshl.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12111       declare <2 x i32> @llvm.fshl.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12113 Overview:
12114 """""""""
12116 The '``llvm.fshl``' family of intrinsic functions performs a funnel shift left:
12117 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12118 bits of the wide value), the combined value is shifted left, and the most 
12119 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the 
12120 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent 
12121 to a rotate left operation. For vector types, the operation occurs for each 
12122 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount 
12123 modulo the element size of the arguments.
12125 Arguments:
12126 """"""""""
12128 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12129 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12130 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12131 have the same type.
12133 Example:
12134 """"""""
12136 .. code-block:: text
12138       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: msb_extract((concat(x, y) << (z % 8)), 8)
12139       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 128 (0b10000000)
12140       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 120 (0b01111000)
12141       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 0   (0b00000000)
12143 '``llvm.fshr.*``' Intrinsic
12144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12146 Syntax:
12147 """""""
12149 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshr`` on any
12150 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12151 support all bit widths or vector types, however.
12155       declare i8  @llvm.fshr.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12156       declare i67 @llvm.fshr.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12157       declare <2 x i32> @llvm.fshr.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12159 Overview:
12160 """""""""
12162 The '``llvm.fshr``' family of intrinsic functions performs a funnel shift right:
12163 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12164 bits of the wide value), the combined value is shifted right, and the least 
12165 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the 
12166 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent 
12167 to a rotate right operation. For vector types, the operation occurs for each 
12168 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount 
12169 modulo the element size of the arguments.
12171 Arguments:
12172 """"""""""
12174 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12175 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12176 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12177 have the same type.
12179 Example:
12180 """"""""
12182 .. code-block:: text
12184       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: lsb_extract((concat(x, y) >> (z % 8)), 8)
12185       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 254 (0b11111110)
12186       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 225 (0b11100001)
12187       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 255 (0b11111111)
12189 Arithmetic with Overflow Intrinsics
12190 -----------------------------------
12192 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
12194 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
12195 element of this struct contains the result of the corresponding
12196 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
12197 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
12198 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
12199 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
12200 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
12202 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
12203 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
12204 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
12205 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
12206 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
12207 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
12208 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
12210 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
12211 values.
12213 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
12214 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12216 Syntax:
12217 """""""
12219 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
12220 on any integer bit width.
12224       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12225       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12226       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12228 Overview:
12229 """""""""
12231 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12232 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
12233 occurred during the signed summation.
12235 Arguments:
12236 """"""""""
12238 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12239 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12240 bit width. The second element of the result structure must be of type
12241 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12242 addition.
12244 Semantics:
12245 """"""""""
12247 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12248 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
12249 first element of which is the signed summation, and the second element
12250 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
12251 overflow.
12253 Examples:
12254 """""""""
12256 .. code-block:: llvm
12258       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12259       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12260       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12261       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12263 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
12264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12266 Syntax:
12267 """""""
12269 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
12270 on any integer bit width.
12274       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12275       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12276       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12278 Overview:
12279 """""""""
12281 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12282 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
12283 occurred during the unsigned summation.
12285 Arguments:
12286 """"""""""
12288 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12289 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12290 bit width. The second element of the result structure must be of type
12291 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12292 addition.
12294 Semantics:
12295 """"""""""
12297 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12298 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
12299 first element of which is the sum, and the second element of which is a
12300 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
12302 Examples:
12303 """""""""
12305 .. code-block:: llvm
12307       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12308       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12309       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12310       br i1 %obit, label %carry, label %normal
12312 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
12313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12315 Syntax:
12316 """""""
12318 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
12319 on any integer bit width.
12323       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12324       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12325       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12327 Overview:
12328 """""""""
12330 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12331 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
12332 overflow occurred during the signed subtraction.
12334 Arguments:
12335 """"""""""
12337 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12338 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12339 bit width. The second element of the result structure must be of type
12340 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12341 subtraction.
12343 Semantics:
12344 """"""""""
12346 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12347 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
12348 first element of which is the subtraction, and the second element of
12349 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
12350 overflow.
12352 Examples:
12353 """""""""
12355 .. code-block:: llvm
12357       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12358       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12359       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12360       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12362 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
12363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12365 Syntax:
12366 """""""
12368 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
12369 on any integer bit width.
12373       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12374       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12375       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12377 Overview:
12378 """""""""
12380 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12381 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
12382 overflow occurred during the unsigned subtraction.
12384 Arguments:
12385 """"""""""
12387 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12388 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12389 bit width. The second element of the result structure must be of type
12390 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12391 subtraction.
12393 Semantics:
12394 """"""""""
12396 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12397 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
12398 the first element of which is the subtraction, and the second element of
12399 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
12400 overflow.
12402 Examples:
12403 """""""""
12405 .. code-block:: llvm
12407       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12408       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12409       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12410       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12412 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
12413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12415 Syntax:
12416 """""""
12418 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
12419 on any integer bit width.
12423       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12424       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12425       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12427 Overview:
12428 """""""""
12430 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12431 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
12432 overflow occurred during the signed multiplication.
12434 Arguments:
12435 """"""""""
12437 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12438 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12439 bit width. The second element of the result structure must be of type
12440 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12441 multiplication.
12443 Semantics:
12444 """"""""""
12446 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12447 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
12448 the first element of which is the multiplication, and the second element
12449 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
12450 overflow.
12452 Examples:
12453 """""""""
12455 .. code-block:: llvm
12457       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12458       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12459       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12460       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12462 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
12463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12465 Syntax:
12466 """""""
12468 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
12469 on any integer bit width.
12473       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12474       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12475       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12477 Overview:
12478 """""""""
12480 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12481 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
12482 overflow occurred during the unsigned multiplication.
12484 Arguments:
12485 """"""""""
12487 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12488 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12489 bit width. The second element of the result structure must be of type
12490 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12491 multiplication.
12493 Semantics:
12494 """"""""""
12496 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12497 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
12498 the first element of which is the multiplication, and the second
12499 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
12500 resulted in an overflow.
12502 Examples:
12503 """""""""
12505 .. code-block:: llvm
12507       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12508       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12509       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12510       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12512 Specialised Arithmetic Intrinsics
12513 ---------------------------------
12515 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
12516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12518 Syntax:
12519 """""""
12523       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
12524       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
12526 Overview:
12527 """""""""
12529 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
12530 encoding of a floating-point number. This canonicalization is useful for
12531 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
12532 defined by IEEE-754-2008 to be:
12536       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
12537       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
12538       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
12540 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
12541 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
12542 according to section 6.2.
12544 Examples of non-canonical encodings:
12546 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
12547   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
12548 - Many normal decimal floating-point numbers have non-canonical alternative
12549   encodings.
12550 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
12551   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
12552   a zero of the same sign by this operation.
12554 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
12555 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
12556 quiet NaN result.
12558 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
12559 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
12560 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
12561 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
12563 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
12565 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
12566 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
12567   to ``(x == y)``
12569 Additionally, the sign of zero must be conserved:
12570 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
12572 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
12573 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
12574 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
12575 usual methods.
12577 The canonicalization operation may be optimized away if:
12579 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
12580   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
12581 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
12582   operations. That is, the bits of the floating-point value are not examined.
12584 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
12585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12587 Syntax:
12588 """""""
12592       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
12593       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
12595 Overview:
12596 """""""""
12598 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
12599 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
12600 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
12601 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
12602 and add instructions.
12604 Arguments:
12605 """"""""""
12607 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
12608 multiplicands, a and b, and an addend c.
12610 Semantics:
12611 """"""""""
12613 The expression:
12617       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
12619 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
12620 not be performed between the multiplication and addition steps if the
12621 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
12622 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
12623 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
12624 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
12626 Examples:
12627 """""""""
12629 .. code-block:: llvm
12631       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
12634 Experimental Vector Reduction Intrinsics
12635 ----------------------------------------
12637 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
12638 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
12639 respective operation across all elements of the vector, returning a single
12640 scalar result of the same element type.
12643 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
12644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12646 Syntax:
12647 """""""
12651       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12652       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
12654 Overview:
12655 """""""""
12657 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
12658 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12659 the element-type of the vector input.
12661 Arguments:
12662 """"""""""
12663 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12665 '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' Intrinsic
12666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12668 Syntax:
12669 """""""
12673       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
12674       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
12676 Overview:
12677 """""""""
12679 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' intrinsics do a floating-point
12680 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12681 matches the element-type of the vector input.
12683 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
12684 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
12685 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
12686 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
12689 Arguments:
12690 """"""""""
12691 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
12692 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
12693 when fast-math flags are used.
12695 The second argument must be a vector of floating-point values.
12697 Examples:
12698 """""""""
12700 .. code-block:: llvm
12702       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
12703       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
12706 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
12707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12709 Syntax:
12710 """""""
12714       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12715       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
12717 Overview:
12718 """""""""
12720 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
12721 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12722 the element-type of the vector input.
12724 Arguments:
12725 """"""""""
12726 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12728 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' Intrinsic
12729 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12731 Syntax:
12732 """""""
12736       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
12737       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
12739 Overview:
12740 """""""""
12742 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' intrinsics do a floating-point
12743 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12744 matches the element-type of the vector input.
12746 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
12747 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
12748 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
12749 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
12752 Arguments:
12753 """"""""""
12754 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
12755 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
12756 when fast-math flags are used.
12758 The second argument must be a vector of floating-point values.
12760 Examples:
12761 """""""""
12763 .. code-block:: llvm
12765       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
12766       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
12768 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
12769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12771 Syntax:
12772 """""""
12776       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12778 Overview:
12779 """""""""
12781 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
12782 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12783 the element-type of the vector input.
12785 Arguments:
12786 """"""""""
12787 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12789 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
12790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12792 Syntax:
12793 """""""
12797       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12799 Overview:
12800 """""""""
12802 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
12803 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
12804 element-type of the vector input.
12806 Arguments:
12807 """"""""""
12808 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12810 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
12811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12813 Syntax:
12814 """""""
12818       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12820 Overview:
12821 """""""""
12823 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
12824 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12825 the element-type of the vector input.
12827 Arguments:
12828 """"""""""
12829 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12831 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
12832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12834 Syntax:
12835 """""""
12839       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12841 Overview:
12842 """""""""
12844 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
12845 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12846 matches the element-type of the vector input.
12848 Arguments:
12849 """"""""""
12850 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12852 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
12853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12855 Syntax:
12856 """""""
12860       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12862 Overview:
12863 """""""""
12865 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
12866 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12867 matches the element-type of the vector input.
12869 Arguments:
12870 """"""""""
12871 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12873 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
12874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12876 Syntax:
12877 """""""
12881       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12883 Overview:
12884 """""""""
12886 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
12887 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
12888 return type matches the element-type of the vector input.
12890 Arguments:
12891 """"""""""
12892 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12894 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
12895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12897 Syntax:
12898 """""""
12902       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12904 Overview:
12905 """""""""
12907 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
12908 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
12909 return type matches the element-type of the vector input.
12911 Arguments:
12912 """"""""""
12913 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12915 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
12916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12918 Syntax:
12919 """""""
12923       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f32.v4f32(<4 x float> %a)
12924       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f64.v2f64(<2 x double> %a)
12926 Overview:
12927 """""""""
12929 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating-point
12930 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12931 matches the element-type of the vector input.
12933 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
12934 assume that NaNs are not present in the input vector.
12936 Arguments:
12937 """"""""""
12938 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
12940 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
12941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12943 Syntax:
12944 """""""
12948       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f32.v4f32(<4 x float> %a)
12949       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f64.v2f64(<2 x double> %a)
12951 Overview:
12952 """""""""
12954 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating-point
12955 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12956 matches the element-type of the vector input.
12958 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
12959 assume that NaNs are not present in the input vector.
12961 Arguments:
12962 """"""""""
12963 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
12965 Half Precision Floating-Point Intrinsics
12966 ----------------------------------------
12968 For most target platforms, half precision floating-point is a
12969 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
12970 but does not support computation in the format.
12972 This means that code must first load the half-precision floating-point
12973 value as an i16, then convert it to float with
12974 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
12975 then be performed on the float value (including extending to double
12976 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
12977 if needed, then converted to i16 with
12978 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
12979 i16 value.
12981 .. _int_convert_to_fp16:
12983 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
12984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12986 Syntax:
12987 """""""
12991       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
12992       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
12994 Overview:
12995 """""""""
12997 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
12998 conventional floating-point type to half precision floating-point format.
13000 Arguments:
13001 """"""""""
13003 The intrinsic function contains single argument - the value to be
13004 converted.
13006 Semantics:
13007 """"""""""
13009 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
13010 conventional floating-point format to half precision floating-point format. The
13011 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
13013 Examples:
13014 """""""""
13016 .. code-block:: llvm
13018       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
13019       store i16 %res, i16* @x, align 2
13021 .. _int_convert_from_fp16:
13023 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
13024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13026 Syntax:
13027 """""""
13031       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
13032       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
13034 Overview:
13035 """""""""
13037 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
13038 conversion from half precision floating-point format to single precision
13039 floating-point format.
13041 Arguments:
13042 """"""""""
13044 The intrinsic function contains single argument - the value to be
13045 converted.
13047 Semantics:
13048 """"""""""
13050 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
13051 conversion from half single precision floating-point format to single
13052 precision floating-point format. The input half-float value is
13053 represented by an ``i16`` value.
13055 Examples:
13056 """""""""
13058 .. code-block:: llvm
13060       %a = load i16, i16* @x, align 2
13061       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
13063 .. _dbg_intrinsics:
13065 Debugger Intrinsics
13066 -------------------
13068 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
13069 prefix), are described in the `LLVM Source Level
13070 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
13071 document.
13073 Exception Handling Intrinsics
13074 -----------------------------
13076 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
13077 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
13078 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
13080 .. _int_trampoline:
13082 Trampoline Intrinsics
13083 ---------------------
13085 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
13086 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
13087 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
13088 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
13089 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
13090 stack, which also contains code to splice the nest value into the
13091 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
13092 extension.
13094 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
13095 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
13096 It can be created as follows:
13098 .. code-block:: llvm
13100       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
13101       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
13102       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
13103       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
13104       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
13106 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
13107 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
13109 .. _int_it:
13111 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
13112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13114 Syntax:
13115 """""""
13119       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
13121 Overview:
13122 """""""""
13124 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
13125 turning it into a trampoline.
13127 Arguments:
13128 """"""""""
13130 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
13131 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
13132 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
13133 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
13134 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
13135 front-end that generates this intrinsic needs to have some
13136 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
13137 bitcast to an ``i8*``.
13139 Semantics:
13140 """"""""""
13142 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
13143 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
13144 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
13145 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
13146 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
13147 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
13148 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
13149 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
13150 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
13151 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
13152 modified, then the effect of any later call to the returned function
13153 pointer is undefined.
13155 .. _int_at:
13157 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
13158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13160 Syntax:
13161 """""""
13165       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
13167 Overview:
13168 """""""""
13170 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
13171 a trampoline (passed as ``tramp``).
13173 Arguments:
13174 """"""""""
13176 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
13177 code filled in by a previous call to
13178 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
13180 Semantics:
13181 """"""""""
13183 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
13184 different than the address where the trampoline is actually stored. This
13185 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
13186 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
13187 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
13189 .. _int_mload_mstore:
13191 Masked Vector Load and Store Intrinsics
13192 ---------------------------------------
13194 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.
13196 .. _int_mload:
13198 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
13199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13201 Syntax:
13202 """""""
13203 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
13207       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
13208       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
13209       ;; The data is a vector of pointers to double
13210       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
13211       ;; The data is a vector of function pointers
13212       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>)
13214 Overview:
13215 """""""""
13217 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.
13220 Arguments:
13221 """"""""""
13223 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.
13226 Semantics:
13227 """"""""""
13229 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.
13230 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.
13235        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
13237        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
13238        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
13239        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
13241 .. _int_mstore:
13243 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
13244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13246 Syntax:
13247 """""""
13248 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
13252        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
13253        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
13254        ;; The data is a vector of pointers to double
13255        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
13256        ;; The data is a vector of function pointers
13257        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
13259 Overview:
13260 """""""""
13262 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.
13264 Arguments:
13265 """"""""""
13267 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.
13270 Semantics:
13271 """"""""""
13273 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.
13274 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.
13278        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
13280        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
13281        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
13282        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
13283        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
13286 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
13287 -------------------------------------------
13289 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.
13291 .. _int_mgather:
13293 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
13294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13296 Syntax:
13297 """""""
13298 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.
13302       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
13303       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>)
13304       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
13306 Overview:
13307 """""""""
13309 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.
13312 Arguments:
13313 """"""""""
13315 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.
13318 Semantics:
13319 """"""""""
13321 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.
13322 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.
13327        %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)
13329        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
13330        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
13331        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
13332        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
13333        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
13335        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
13336        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
13337        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
13338        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
13340        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
13341        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
13342        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
13343        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
13345 .. _int_mscatter:
13347 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
13348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13350 Syntax:
13351 """""""
13352 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.
13356        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
13357        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
13358        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
13360 Overview:
13361 """""""""
13363 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.
13365 Arguments:
13366 """"""""""
13368 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.
13371 Semantics:
13372 """"""""""
13374 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.
13378        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
13379        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
13381        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
13382        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
13383        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
13384        ..
13385        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
13386        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
13387        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
13388        ..
13389        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
13390        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
13391        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
13392        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
13393        ..
13394        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
13397 Masked Vector Expanding Load and Compressing Store Intrinsics
13398 -------------------------------------------------------------
13400 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>`.
13402 .. _int_expandload:
13404 '``llvm.masked.expandload.*``' Intrinsics
13405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13407 Syntax:
13408 """""""
13409 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.
13413       declare <16 x float>  @llvm.masked.expandload.v16f32 (float* <ptr>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
13414       declare <2 x i64>     @llvm.masked.expandload.v2i64 (i64* <ptr>, <2 x i1>  <mask>, <2 x i64> <passthru>)
13416 Overview:
13417 """""""""
13419 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.
13422 Arguments:
13423 """"""""""
13425 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.
13427 Semantics:
13428 """"""""""
13430 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:
13432 .. code-block:: c
13434     // In this loop we load from B and spread the elements into array A.
13435     double *A, B; int *C;
13436     for (int i = 0; i < size; ++i) {
13437       if (C[i] != 0)
13438         A[i] = B[j++];
13439     }
13442 .. code-block:: llvm
13444     ; Load several elements from array B and expand them in a vector.
13445     ; The number of loaded elements is equal to the number of '1' elements in the Mask.
13446     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.expandload.v8f64(double* %Bptr, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
13447     ; Store the result in A
13448     call void @llvm.masked.store.v8f64.p0v8f64(<8 x double> %Tmp, <8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask)
13449     
13450     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
13451     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
13452     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
13453     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
13454     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
13457 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of conditional scalar load operations and shuffles.
13458 If all mask elements are '1', the intrinsic behavior is equivalent to the regular unmasked vector load.
13460 .. _int_compressstore:
13462 '``llvm.masked.compressstore.*``' Intrinsics
13463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13465 Syntax:
13466 """""""
13467 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.
13471       declare void @llvm.masked.compressstore.v8i32  (<8  x i32>   <value>, i32*   <ptr>, <8  x i1> <mask>)
13472       declare void @llvm.masked.compressstore.v16f32 (<16 x float> <value>, float* <ptr>, <16 x i1> <mask>)
13474 Overview:
13475 """""""""
13477 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.
13479 Arguments:
13480 """"""""""
13482 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.
13485 Semantics:
13486 """"""""""
13488 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:
13490 .. code-block:: c
13492     // In this loop we load elements from A and store them consecutively in B
13493     double *A, B; int *C;
13494     for (int i = 0; i < size; ++i) {
13495       if (C[i] != 0)
13496         B[j++] = A[i]
13497     }
13500 .. code-block:: llvm
13502     ; Load elements from A.
13503     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.load.v8f64.p0v8f64(<8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
13504     ; Store all selected elements consecutively in array B
13505     call <void> @llvm.masked.compressstore.v8f64(<8 x double> %Tmp, double* %Bptr, <8 x i1> %Mask)
13506     
13507     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
13508     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
13509     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
13510     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
13511     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
13514 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
13517 Memory Use Markers
13518 ------------------
13520 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
13521 memory objects and ranges where variables are immutable.
13523 .. _int_lifestart:
13525 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
13526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13528 Syntax:
13529 """""""
13533       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13535 Overview:
13536 """""""""
13538 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
13539 object's lifetime.
13541 Arguments:
13542 """"""""""
13544 The first argument is a constant integer representing the size of the
13545 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
13546 to the object.
13548 Semantics:
13549 """"""""""
13551 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
13552 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
13553 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
13554 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
13556 .. _int_lifeend:
13558 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
13559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13561 Syntax:
13562 """""""
13566       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13568 Overview:
13569 """""""""
13571 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
13572 object's lifetime.
13574 Arguments:
13575 """"""""""
13577 The first argument is a constant integer representing the size of the
13578 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
13579 to the object.
13581 Semantics:
13582 """"""""""
13584 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
13585 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
13586 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
13587 object following this intrinsic may be removed as dead.
13589 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
13590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13592 Syntax:
13593 """""""
13594 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
13598       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13600 Overview:
13601 """""""""
13603 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
13604 a memory object will not change.
13606 Arguments:
13607 """"""""""
13609 The first argument is a constant integer representing the size of the
13610 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
13611 to the object.
13613 Semantics:
13614 """"""""""
13616 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
13617 the return value, the referenced memory location is constant and
13618 unchanging.
13620 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
13621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13623 Syntax:
13624 """""""
13625 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
13629       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13631 Overview:
13632 """""""""
13634 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
13635 memory object are mutable.
13637 Arguments:
13638 """"""""""
13640 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
13641 The second argument is a constant integer representing the size of the
13642 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
13643 pointer to the object.
13645 Semantics:
13646 """"""""""
13648 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
13650 '``llvm.launder.invariant.group``' Intrinsic
13651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13653 Syntax:
13654 """""""
13655 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
13656 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
13657 argument.
13661       declare i8* @llvm.launder.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
13663 Overview:
13664 """""""""
13666 The '``llvm.launder.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
13667 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new
13668 pointer value that carries fresh invariant group information. It is an
13669 experimental intrinsic, which means that its semantics might change in the
13670 future.
13673 Arguments:
13674 """"""""""
13676 The ``llvm.launder.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
13677 to the memory.
13679 Semantics:
13680 """"""""""
13682 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
13683 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
13684 It does not read any accessible memory and the execution can be speculated.
13686 '``llvm.strip.invariant.group``' Intrinsic
13687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13689 Syntax:
13690 """""""
13691 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
13692 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
13693 argument.
13697       declare i8* @llvm.strip.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
13699 Overview:
13700 """""""""
13702 The '``llvm.strip.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
13703 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new pointer
13704 value that does not carry the invariant information. It is an experimental
13705 intrinsic, which means that its semantics might change in the future.
13708 Arguments:
13709 """"""""""
13711 The ``llvm.strip.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
13712 to the memory.
13714 Semantics:
13715 """"""""""
13717 Returns another pointer that aliases its argument but which has no associated
13718 ``invariant.group`` metadata.
13719 It does not read any memory and can be speculated.
13723 .. _constrainedfp:
13725 Constrained Floating-Point Intrinsics
13726 -------------------------------------
13728 These intrinsics are used to provide special handling of floating-point
13729 operations when specific rounding mode or floating-point exception behavior is
13730 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
13731 round-to-nearest and that floating-point exceptions will not be monitored.
13732 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
13733 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
13734 optimize FP code when the default behavior is used.
13736 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating-point operation.  The
13737 first two arguments and the return value are the same as the corresponding FP
13738 operation.
13740 The third argument is a metadata argument specifying the rounding mode to be
13741 assumed. This argument must be one of the following strings:
13745       "round.dynamic"
13746       "round.tonearest"
13747       "round.downward"
13748       "round.upward"
13749       "round.towardzero"
13751 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
13752 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
13753 depend on rounding mode may be performed in this case.
13755 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
13756 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
13757 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
13758 with the specified rounding mode.
13760 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
13761 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
13762 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
13763 transformation is legal for all other rounding modes.
13765 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
13766 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
13767 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
13768 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
13769 runtime results in undefined behavior.
13771 The fourth argument to the constrained floating-point intrinsics specifies the
13772 required exception behavior.  This argument must be one of the following
13773 strings:
13777       "fpexcept.ignore"
13778       "fpexcept.maytrap"
13779       "fpexcept.strict"
13781 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
13782 exception status flags will not be read and that floating-point exceptions will
13783 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
13784 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
13785 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
13786 other possible values of this argument.
13788 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
13789 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
13790 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
13791 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
13792 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
13793 folding.
13795 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
13796 strictly preserve the floating-point exception semantics of the original code.
13797 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
13798 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
13799 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
13800 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
13801 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
13802 unmasks FP exceptions.
13804 The number and order of floating-point exceptions is NOT guaranteed.  For
13805 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
13806 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
13807 time.
13810 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
13811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13813 Syntax:
13814 """""""
13818       declare <type>
13819       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
13820                                           metadata <rounding mode>,
13821                                           metadata <exception behavior>)
13823 Overview:
13824 """""""""
13826 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
13827 two operands.
13830 Arguments:
13831 """"""""""
13833 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
13834 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13835 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13837 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13838 behavior as described above.
13840 Semantics:
13841 """"""""""
13843 The value produced is the floating-point sum of the two value operands and has
13844 the same type as the operands.
13847 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
13848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13850 Syntax:
13851 """""""
13855       declare <type>
13856       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
13857                                           metadata <rounding mode>,
13858                                           metadata <exception behavior>)
13860 Overview:
13861 """""""""
13863 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
13864 of its two operands.
13867 Arguments:
13868 """"""""""
13870 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
13871 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13872 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13874 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13875 behavior as described above.
13877 Semantics:
13878 """"""""""
13880 The value produced is the floating-point difference of the two value operands
13881 and has the same type as the operands.
13884 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
13885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13887 Syntax:
13888 """""""
13892       declare <type>
13893       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
13894                                           metadata <rounding mode>,
13895                                           metadata <exception behavior>)
13897 Overview:
13898 """""""""
13900 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
13901 its two operands.
13904 Arguments:
13905 """"""""""
13907 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
13908 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13909 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13911 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13912 behavior as described above.
13914 Semantics:
13915 """"""""""
13917 The value produced is the floating-point product of the two value operands and
13918 has the same type as the operands.
13921 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
13922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13924 Syntax:
13925 """""""
13929       declare <type>
13930       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
13931                                           metadata <rounding mode>,
13932                                           metadata <exception behavior>)
13934 Overview:
13935 """""""""
13937 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
13938 its two operands.
13941 Arguments:
13942 """"""""""
13944 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
13945 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13946 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13948 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13949 behavior as described above.
13951 Semantics:
13952 """"""""""
13954 The value produced is the floating-point quotient of the two value operands and
13955 has the same type as the operands.
13958 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
13959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13961 Syntax:
13962 """""""
13966       declare <type>
13967       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
13968                                           metadata <rounding mode>,
13969                                           metadata <exception behavior>)
13971 Overview:
13972 """""""""
13974 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
13975 from the division of its two operands.
13978 Arguments:
13979 """"""""""
13981 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
13982 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13983 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13985 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13986 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
13987 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
13988 consistency with the other constrained floating-point intrinsics.
13990 Semantics:
13991 """"""""""
13993 The value produced is the floating-point remainder from the division of the two
13994 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
13995 same sign as the dividend.
13997 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
13998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14000 Syntax:
14001 """""""
14005       declare <type>
14006       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
14007                                           metadata <rounding mode>,
14008                                           metadata <exception behavior>)
14010 Overview:
14011 """""""""
14013 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
14014 fused-multiply-add operation on its operands.
14016 Arguments:
14017 """"""""""
14019 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
14020 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector
14021 <t_vector>` of floating-point values. All arguments must have identical types.
14023 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
14024 as described above.
14026 Semantics:
14027 """"""""""
14029 The result produced is the product of the first two operands added to the third
14030 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
14031 precision.
14033 Constrained libm-equivalent Intrinsics
14034 --------------------------------------
14036 In addition to the basic floating-point operations for which constrained
14037 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
14038 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
14039 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
14040 rounding mode and exception behavior to be controlled.
14042 As with the basic constrained floating-point intrinsics, the rounding mode
14043 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
14044 They do not change the runtime floating-point environment.
14047 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
14048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14050 Syntax:
14051 """""""
14055       declare <type>
14056       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
14057                                           metadata <rounding mode>,
14058                                           metadata <exception behavior>)
14060 Overview:
14061 """""""""
14063 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
14064 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
14065 functions would, but without setting ``errno``.
14067 Arguments:
14068 """"""""""
14070 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
14071 type.
14073 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14074 behavior as described above.
14076 Semantics:
14077 """"""""""
14079 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
14080 If the value is less than negative zero, a floating-point exception occurs
14081 and the return value is architecture specific.
14084 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
14085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14087 Syntax:
14088 """""""
14092       declare <type>
14093       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
14094                                          metadata <rounding mode>,
14095                                          metadata <exception behavior>)
14097 Overview:
14098 """""""""
14100 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
14101 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
14103 Arguments:
14104 """"""""""
14106 The first two arguments and the return value are floating-point numbers of the
14107 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
14108 should be raised.
14110 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14111 behavior as described above.
14113 Semantics:
14114 """"""""""
14116 This function returns the first value raised to the second power,
14117 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
14118 handles error conditions in the same way.
14121 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
14122 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14124 Syntax:
14125 """""""
14129       declare <type>
14130       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
14131                                           metadata <rounding mode>,
14132                                           metadata <exception behavior>)
14134 Overview:
14135 """""""""
14137 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
14138 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
14139 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of 
14140 floating-point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
14143 Arguments:
14144 """"""""""
14146 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14147 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
14148 which the first argument should be raised.
14150 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14151 behavior as described above.
14153 Semantics:
14154 """"""""""
14156 This function returns the first value raised to the second power with an
14157 unspecified sequence of rounding operations.
14160 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
14161 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14163 Syntax:
14164 """""""
14168       declare <type>
14169       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
14170                                          metadata <rounding mode>,
14171                                          metadata <exception behavior>)
14173 Overview:
14174 """""""""
14176 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
14177 first operand.
14179 Arguments:
14180 """"""""""
14182 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
14183 type.
14185 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14186 behavior as described above.
14188 Semantics:
14189 """"""""""
14191 This function returns the sine of the specified operand, returning the
14192 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
14193 conditions in the same way.
14196 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
14197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14199 Syntax:
14200 """""""
14204       declare <type>
14205       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
14206                                          metadata <rounding mode>,
14207                                          metadata <exception behavior>)
14209 Overview:
14210 """""""""
14212 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
14213 first operand.
14215 Arguments:
14216 """"""""""
14218 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
14219 type.
14221 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14222 behavior as described above.
14224 Semantics:
14225 """"""""""
14227 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
14228 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
14229 conditions in the same way.
14232 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
14233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14235 Syntax:
14236 """""""
14240       declare <type>
14241       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
14242                                          metadata <rounding mode>,
14243                                          metadata <exception behavior>)
14245 Overview:
14246 """""""""
14248 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
14249 exponential of the specified value.
14251 Arguments:
14252 """"""""""
14254 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14255 type.
14257 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14258 behavior as described above.
14260 Semantics:
14261 """"""""""
14263 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
14264 would, and handles error conditions in the same way.
14267 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
14268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14270 Syntax:
14271 """""""
14275       declare <type>
14276       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
14277                                           metadata <rounding mode>,
14278                                           metadata <exception behavior>)
14280 Overview:
14281 """""""""
14283 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
14284 exponential of the specified value.
14287 Arguments:
14288 """"""""""
14290 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14291 type.
14293 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14294 behavior as described above.
14296 Semantics:
14297 """"""""""
14299 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
14300 would, and handles error conditions in the same way.
14303 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
14304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14306 Syntax:
14307 """""""
14311       declare <type>
14312       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
14313                                          metadata <rounding mode>,
14314                                          metadata <exception behavior>)
14316 Overview:
14317 """""""""
14319 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
14320 logarithm of the specified value.
14322 Arguments:
14323 """"""""""
14325 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14326 type.
14328 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14329 behavior as described above.
14332 Semantics:
14333 """"""""""
14335 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
14336 would, and handles error conditions in the same way.
14339 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
14340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14342 Syntax:
14343 """""""
14347       declare <type>
14348       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
14349                                            metadata <rounding mode>,
14350                                            metadata <exception behavior>)
14352 Overview:
14353 """""""""
14355 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
14356 logarithm of the specified value.
14358 Arguments:
14359 """"""""""
14361 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14362 type.
14364 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14365 behavior as described above.
14367 Semantics:
14368 """"""""""
14370 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
14371 would, and handles error conditions in the same way.
14374 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
14375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14377 Syntax:
14378 """""""
14382       declare <type>
14383       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
14384                                           metadata <rounding mode>,
14385                                           metadata <exception behavior>)
14387 Overview:
14388 """""""""
14390 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
14391 logarithm of the specified value.
14393 Arguments:
14394 """"""""""
14396 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14397 type.
14399 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14400 behavior as described above.
14402 Semantics:
14403 """"""""""
14405 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
14406 would, and handles error conditions in the same way.
14409 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
14410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14412 Syntax:
14413 """""""
14417       declare <type>
14418       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
14419                                           metadata <rounding mode>,
14420                                           metadata <exception behavior>)
14422 Overview:
14423 """""""""
14425 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
14426 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating-point
14427 exception if the operand is not an integer.
14429 Arguments:
14430 """"""""""
14432 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14433 type.
14435 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14436 behavior as described above.
14438 Semantics:
14439 """"""""""
14441 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
14442 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
14443 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
14444 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
14445 mode argument is only intended as information to the compiler.
14448 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
14449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14451 Syntax:
14452 """""""
14456       declare <type>
14457       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
14458                                                metadata <rounding mode>,
14459                                                metadata <exception behavior>)
14461 Overview:
14462 """""""""
14464 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
14465 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact 
14466 floating-point exception if the operand is not an integer.
14469 Arguments:
14470 """"""""""
14472 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14473 type.
14475 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14476 behavior as described above.
14478 Semantics:
14479 """"""""""
14481 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
14482 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
14483 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
14484 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
14485 mode argument is only intended as information to the compiler.
14488 General Intrinsics
14489 ------------------
14491 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
14492 purpose.
14494 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
14495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14497 Syntax:
14498 """""""
14502       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14504 Overview:
14505 """""""""
14507 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
14509 Arguments:
14510 """"""""""
14512 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
14513 global string, the third is a pointer to a global string which is the
14514 source file name, and the last argument is the line number.
14516 Semantics:
14517 """"""""""
14519 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
14520 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
14521 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
14522 ignored by code generation and optimization.
14524 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
14525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14527 Syntax:
14528 """""""
14530 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
14531 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
14532 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
14533 '``0``'.
14537       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14538       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14539       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14540       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14541       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14543 Overview:
14544 """""""""
14546 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
14548 Arguments:
14549 """"""""""
14551 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
14552 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
14553 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
14554 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
14556 Semantics:
14557 """"""""""
14559 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
14560 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
14561 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
14562 generation and optimization.
14564 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
14565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14567 Syntax:
14568 """""""
14570 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
14571 any integer bit width.
14575       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14576       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14577       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14578       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14579       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14581 Overview:
14582 """""""""
14584 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
14586 Arguments:
14587 """"""""""
14589 The first argument is an integer value (result of some expression), the
14590 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
14591 global string which is the source file name, and the last argument is
14592 the line number. It returns the value of the first argument.
14594 Semantics:
14595 """"""""""
14597 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
14598 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
14599 optimizations that want to look for these annotations. These have no
14600 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
14602 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
14603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14605 Syntax:
14606 """""""
14608 This annotation emits a label at its program point and an associated
14609 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
14610 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
14611 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
14612 considered expensive.
14616       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
14618 Arguments:
14619 """"""""""
14621 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
14623 '``llvm.trap``' Intrinsic
14624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14626 Syntax:
14627 """""""
14631       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
14633 Overview:
14634 """""""""
14636 The '``llvm.trap``' intrinsic.
14638 Arguments:
14639 """"""""""
14641 None.
14643 Semantics:
14644 """"""""""
14646 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
14647 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
14648 lowered to a call of the ``abort()`` function.
14650 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
14651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14653 Syntax:
14654 """""""
14658       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
14660 Overview:
14661 """""""""
14663 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
14665 Arguments:
14666 """"""""""
14668 None.
14670 Semantics:
14671 """"""""""
14673 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
14674 execution trap with the intention of requesting the attention of a
14675 debugger.
14677 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
14678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14680 Syntax:
14681 """""""
14685       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
14687 Overview:
14688 """""""""
14690 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
14691 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
14692 is placed on the stack before local variables.
14694 Arguments:
14695 """"""""""
14697 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
14698 The first argument is the value loaded from the stack guard
14699 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
14700 enough space to hold the value of the guard.
14702 Semantics:
14703 """"""""""
14705 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
14706 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
14707 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
14708 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
14709 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
14710 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
14711 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
14713 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
14714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14716 Syntax:
14717 """""""
14721       declare i8* @llvm.stackguard()
14723 Overview:
14724 """""""""
14726 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
14728 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
14729 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
14730 Protector in FastISel.
14732 Arguments:
14733 """"""""""
14735 None.
14737 Semantics:
14738 """"""""""
14740 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
14741 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
14742 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
14744 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
14745 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
14746 in the future.
14748 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
14749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14751 Syntax:
14752 """""""
14756       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
14757       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
14759 Overview:
14760 """""""""
14762 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
14763 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
14764 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
14765 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
14766 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
14767 other object.
14769 Arguments:
14770 """"""""""
14772 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes three arguments. The first argument is
14773 a pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
14774 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size
14775 is unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when
14776 ``null`` in address space 0 is used as its pointer argument. If it's ``false``,
14777 ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given ``null``. Otherwise, if
14778 the ``null`` is in a non-zero address space or if ``true`` is given for the
14779 third argument of ``llvm.objectsize``, we assume its size is unknown.
14781 The second and third arguments only accept constants.
14783 Semantics:
14784 """"""""""
14786 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
14787 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
14788 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
14789 on the ``min`` argument).
14791 '``llvm.expect``' Intrinsic
14792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14794 Syntax:
14795 """""""
14797 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
14798 integer bit width.
14802       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
14803       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
14804       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
14806 Overview:
14807 """""""""
14809 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
14810 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
14812 Arguments:
14813 """"""""""
14815 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
14816 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
14817 constant value, variables are not allowed.
14819 Semantics:
14820 """"""""""
14822 This intrinsic is lowered to the ``val``.
14824 .. _int_assume:
14826 '``llvm.assume``' Intrinsic
14827 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14829 Syntax:
14830 """""""
14834       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
14836 Overview:
14837 """""""""
14839 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
14840 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
14841 of the code.
14843 Arguments:
14844 """"""""""
14846 The condition which the optimizer may assume is always true.
14848 Semantics:
14849 """"""""""
14851 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
14852 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
14853 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
14854 provided condition are not used for code generation. If the condition is
14855 violated during execution, the behavior is undefined.
14857 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
14858 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
14859 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
14860 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
14861 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
14862 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
14863 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
14864 optimizer.
14866 .. _int_ssa_copy:
14868 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
14869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14871 Syntax:
14872 """""""
14876       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
14878 Arguments:
14879 """"""""""
14881 The first argument is an operand which is used as the returned value.
14883 Overview:
14884 """"""""""
14886 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
14887 operations by copying them and giving them new names.  For example,
14888 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
14889 attach various forms of information to operands that dominate specific
14890 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
14891 renaming forms that require value splits at certain points.
14893 .. _type.test:
14895 '``llvm.type.test``' Intrinsic
14896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14898 Syntax:
14899 """""""
14903       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
14906 Arguments:
14907 """"""""""
14909 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
14910 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
14912 Overview:
14913 """""""""
14915 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
14916 with the given type identifier.
14918 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
14919 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14921 Syntax:
14922 """""""
14926       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
14929 Arguments:
14930 """"""""""
14932 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
14933 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
14934 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
14935 <TypeMetadata>`.
14937 Overview:
14938 """""""""
14940 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
14941 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
14942 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
14943 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
14944 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
14945 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
14946 constraint.
14948 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
14949 function returns true as the second element of its return value. (Note that
14950 the function may also return true if the given pointer is not associated
14951 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
14952 element is true, the following rules apply to the first element:
14954 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
14955   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
14956   pointer.
14958 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
14959   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
14961   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
14962      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
14963      metadata.
14965   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
14966      returns an unspecified value without causing side effects.
14968 If the function's return value's second element is false, the value of the
14969 first element is undefined.
14972 '``llvm.donothing``' Intrinsic
14973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14975 Syntax:
14976 """""""
14980       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
14982 Overview:
14983 """""""""
14985 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
14986 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
14987 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
14988 instruction.
14990 Arguments:
14991 """"""""""
14993 None.
14995 Semantics:
14996 """"""""""
14998 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
14999 by codegen.
15001 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
15002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15004 Syntax:
15005 """""""
15009       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
15011 Overview:
15012 """""""""
15014 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
15015 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
15016 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
15017 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
15018 slower) version.
15020 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
15021 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
15022 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
15023 used to represent the slow paths of specialized functions.
15026 Arguments:
15027 """"""""""
15029 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
15030 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
15032 Semantics:
15033 """"""""""
15035 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
15036 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
15037 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
15038 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
15039 the continuation itself is out of scope of the language reference --
15040 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
15041 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
15042 the entire heap.
15044 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
15045 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
15046 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
15048    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
15049    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
15050    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
15051      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
15053 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
15054 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
15055 caller.
15057 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
15058 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
15059 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
15061 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
15062 same calling convention.
15064 .. _deoptimize_lowering:
15066 Lowering:
15067 """""""""
15069 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
15070 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
15071 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
15072 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
15073 arguments of the specified types, and not as varargs.
15076 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
15077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15079 Syntax:
15080 """""""
15084       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
15086 Overview:
15087 """""""""
15089 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
15090 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
15091 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
15092 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
15093 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
15094 equivalent to:
15096 .. code-block:: text
15098   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
15099     %realPred = and i1 %pred, undef
15100     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
15102   leave:
15103     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
15104     ret void
15106   continue:
15107     ret void
15108   }
15111 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
15112 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
15113 see :doc:`FaultMaps`.
15115 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
15116 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
15117 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
15118 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
15119 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
15120 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
15122 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
15125 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
15126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15128 Syntax:
15129 """""""
15133       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
15135 Overview:
15136 """""""""
15138 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
15139 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
15140 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
15141 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
15142 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
15144 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
15145 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
15146 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
15147 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
15148 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
15150 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
15151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15153 Syntax:
15154 """""""
15158       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
15160 Overview:
15161 """""""""
15163 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
15164 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
15165 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
15166 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
15167 an infinite loop with no other side effects.
15169 Arguments:
15170 """"""""""
15172 None.
15174 Semantics:
15175 """"""""""
15177 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
15178 has externally observable side effects.
15180 Stack Map Intrinsics
15181 --------------------
15183 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
15184 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
15185 are described in :doc:`StackMaps`.
15187 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
15188 -------------------------------------
15190 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
15191 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
15193 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
15195 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
15196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15198 Syntax:
15199 """""""
15201 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
15202 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
15203 support all bit widths however.
15207       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
15208                                                                        i8* <src>,
15209                                                                        i32 <len>,
15210                                                                        i32 <element_size>)
15211       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
15212                                                                        i8* <src>,
15213                                                                        i64 <len>,
15214                                                                        i32 <element_size>)
15216 Overview:
15217 """""""""
15219 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
15220 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
15221 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
15222 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
15223 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
15225 Arguments:
15226 """"""""""
15228 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
15229 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
15230 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
15231 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
15233 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
15234 target-specific atomic access size limit.
15236 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
15237 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
15238 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
15240 Semantics:
15241 """"""""""
15243 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
15244 memory from the source location to the destination location. These locations are not
15245 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
15246 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
15247 aligned at an ``element_size`` boundary.
15249 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
15250 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
15251 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
15252 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
15254 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
15255 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
15256 destination.
15258 Lowering:
15259 """""""""
15261 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
15262 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
15263 is replaced with an actual element size.
15265 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
15267 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
15268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15270 Syntax:
15271 """""""
15273 This is an overloaded intrinsic. You can use
15274 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
15275 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
15279       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
15280                                                                         i8* <src>,
15281                                                                         i32 <len>,
15282                                                                         i32 <element_size>)
15283       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
15284                                                                         i8* <src>,
15285                                                                         i64 <len>,
15286                                                                         i32 <element_size>)
15288 Overview:
15289 """""""""
15291 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
15292 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
15293 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
15294 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
15295 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
15296 integer multiple of the ``element_size`` in size.
15298 Arguments:
15299 """"""""""
15301 The first three arguments are the same as they are in the
15302 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
15303 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
15304 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
15305 behaviour of the intrinsic is undefined.
15307 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
15308 greater than a target-specific atomic access size limit.
15310 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
15311 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
15312 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
15313 boundary.
15315 Semantics:
15316 """"""""""
15318 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
15319 of memory from the source location to the destination location. These locations
15320 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
15321 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
15322 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
15324 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
15325 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
15326 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
15327 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
15328 specified.
15330 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
15331 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
15332 destination.
15334 Lowering:
15335 """""""""
15337 In the most general case call to the
15338 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
15339 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
15340 actual element size.
15342 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
15344 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
15346 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
15347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15349 Syntax:
15350 """""""
15352 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
15353 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
15354 support all bit widths however.
15358       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
15359                                                                   i8 <value>,
15360                                                                   i32 <len>,
15361                                                                   i32 <element_size>)
15362       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
15363                                                                   i8 <value>,
15364                                                                   i64 <len>,
15365                                                                   i32 <element_size>)
15367 Overview:
15368 """""""""
15370 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
15371 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
15372 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
15373 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
15374 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
15376 Arguments:
15377 """"""""""
15379 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
15380 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
15381 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
15382 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
15384 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
15385 target-specific atomic access size limit.
15387 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
15388 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
15389 the destination pointer is aligned to that boundary.
15391 Semantics:
15392 """"""""""
15394 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
15395 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
15396 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
15397 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
15399 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
15400 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
15401 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
15402 when specified.
15404 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
15405 provided by a set of unordered stores to the destination.
15407 Lowering:
15408 """""""""
15410 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
15411 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
15412 is replaced with an actual element size.
15414 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.