Fixing @llvm.memcpy not honoring volatile.
[llvm-complete.git] / docs / LangRef.rst
blobe15c0a3acb0734d81a7f5b4d93f4b88eb29ef64d
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
9 Abstract
10 ========
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
19 Introduction
20 ============
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
43 .. _wellformed:
45 Well-Formedness
46 ---------------
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
53 .. code-block:: llvm
55     %x = add i32 1, %x
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
64 .. _identifiers:
66 Identifiers
67 ===========
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global values to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
105 The easy way:
107 .. code-block:: llvm
109     %result = mul i32 %X, 8
111 After strength reduction:
113 .. code-block:: llvm
115     %result = shl i32 %X, 3
117 And the hard way:
119 .. code-block:: llvm
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
141 High Level Structure
142 ====================
144 Module Structure
145 ----------------
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
154 .. code-block:: llvm
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8*...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
187 .. _linkage:
189 Linkage Types
190 -------------
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with a private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
244 .. _linkage_appending:
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
254     Unfortunately this doesn't correspond to any feature in .o files, so it
255     can only be used for variables like ``llvm.global_ctors`` which llvm
256     interprets specially.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``external``
271     If none of the above identifiers are used, the global is externally
272     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
273     resolve external symbol references.
275 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
276 other than ``external`` or ``extern_weak``.
278 .. _callingconv:
280 Calling Conventions
281 -------------------
283 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
284 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
285 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
286 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
287 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
288 added in the future:
290 "``ccc``" - The C calling convention
291     This calling convention (the default if no other calling convention
292     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
293     convention supports varargs function calls and tolerates some
294     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
295     the function (as does normal C).
296 "``fastcc``" - The fast calling convention
297     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
298     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
299     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
300     code for the target, without having to conform to an externally
301     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
302     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
303     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
304     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
305     match the prototype of the function definition.
306 "``coldcc``" - The cold calling convention
307     This calling convention attempts to make code in the caller as
308     efficient as possible under the assumption that the call is not
309     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
310     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
311     This calling convention does not support varargs and requires the
312     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
313     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
314     calls for inlining.
315 "``cc 10``" - GHC convention
316     This calling convention has been implemented specifically for use by
317     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
318     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
319     by disabling callee save registers. This calling convention should
320     not be used lightly but only for specific situations such as an
321     alternative to the *register pinning* performance technique often
322     used when implementing functional programming languages. At the
323     moment only X86 supports this convention and it has the following
324     limitations:
326     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
327        floating-point types are supported.
328     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
329        floating-point parameters.
331     This calling convention supports `tail call
332     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
333     caller and callee are using it.
334 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
335     This calling convention has been implemented specifically for use by
336     the `High-Performance Erlang
337     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
338     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
339     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
340     registers for argument passing than the ordinary C calling
341     convention and defines no callee-saved registers. The calling
342     convention properly supports `tail call
343     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
344     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
345     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
346     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
347     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
348     bit).
349 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
350     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
351     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
352     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
353     platform's customary return register.
354 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
355     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
356     sequence in place of a call site. This convention forces the call
357     arguments into registers but allows them to be dynamically
358     allocated. This can currently only be used with calls to
359     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
360     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
361 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
362     This calling convention attempts to make the code in the caller as
363     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
364     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
365     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
366     burden of saving and recovering a large register set before and after the
367     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
368     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
369     apply for values returned in callee-saved registers.
371     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
372       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
373       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
375     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
376     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
377     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
378     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
379     registers, which haven't already been saved by the caller. The
380     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
381     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
382     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
383     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
384     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
385     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
387     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
388     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
389     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
390     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
391     by other runtimes in the future too. The current implementation only
392     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
393     future.
394 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
395     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
396     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
397     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
398     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
399     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
400     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
401     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
402     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
403     returned in callee-saved registers.
405     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
406       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
407       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
409     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
410     that don't need to call out to any other functions.
412     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
413     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
414     experimental at this time.
415 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
416     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
417     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
418     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
419     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
420     sequence.
422     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
423     preserving as many registers as possible (all the registers that are
424     preserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
426     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
427     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
428     caller/callee-saved registers.
430     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
431     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
433     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
434       RDI and RAX.
435 "``swiftcc``" - This calling convention is used for Swift language.
436     - On X86-64 RCX and R8 are available for additional integer returns, and
437       XMM2 and XMM3 are available for additional FP/vector returns.
438     - On iOS platforms, we use AAPCS-VFP calling convention.
439 "``cc <n>``" - Numbered convention
440     Any calling convention may be specified by number, allowing
441     target-specific calling conventions to be used. Target specific
442     calling conventions start at 64.
444 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
445 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
446 convention.
448 .. _visibilitystyles:
450 Visibility Styles
451 -----------------
453 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
454 styles:
456 "``default``" - Default style
457     On targets that use the ELF object file format, default visibility
458     means that the declaration is visible to other modules and, in
459     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
460     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
461     to other modules. Default visibility corresponds to "external
462     linkage" in the language.
463 "``hidden``" - Hidden style
464     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
465     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
466     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
467     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
468     library) can reference it directly.
469 "``protected``" - Protected style
470     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
471     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
472     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
473     cannot be overridden by another module.
475 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
476 visibility.
478 .. _dllstorageclass:
480 DLL Storage Classes
481 -------------------
483 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
484 DLL storage class:
486 ``dllimport``
487     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
488     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
489     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
490     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
491 ``dllexport``
492     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
493     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
494     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
495     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
496     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
497     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
499 .. _tls_model:
501 Thread Local Storage Models
502 ---------------------------
504 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
505 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
506 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
507 TLS model may be specified:
509 ``localdynamic``
510     For variables that are only used within the current shared library.
511 ``initialexec``
512     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
513 ``localexec``
514     For variables defined in the executable and only used within it.
516 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
518 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
519 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
520 more information on under which circumstances the different models may
521 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
522 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
524 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
525 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
527 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
528 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
530 .. _runtime_preemption_model:
532 Runtime Preemption Specifiers
533 -----------------------------
535 Global variables, functions and aliases may have an optional runtime preemption
536 specifier. If a preemption specifier isn't given explicitly, then a
537 symbol is assumed to be ``dso_preemptable``.
539 ``dso_preemptable``
540     Indicates that the function or variable may be replaced by a symbol from
541     outside the linkage unit at runtime.
543 ``dso_local``
544     The compiler may assume that a function or variable marked as ``dso_local``
545     will resolve to a symbol within the same linkage unit. Direct access will
546     be generated even if the definition is not within this compilation unit.
548 .. _namedtypes:
550 Structure Types
551 ---------------
553 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
554 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
555 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
556 to forward declare a type that is not yet available.
558 An example of an identified structure specification is:
560 .. code-block:: llvm
562     %mytype = type { %mytype*, i32 }
564 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
565 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
567 .. _nointptrtype:
569 Non-Integral Pointer Type
570 -------------------------
572 Note: non-integral pointer types are a work in progress, and they should be
573 considered experimental at this time.
575 LLVM IR optionally allows the frontend to denote pointers in certain address
576 spaces as "non-integral" via the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
577 Non-integral pointer types represent pointers that have an *unspecified* bitwise
578 representation; that is, the integral representation may be target dependent or
579 unstable (not backed by a fixed integer).
581 ``inttoptr`` instructions converting integers to non-integral pointer types are
582 ill-typed, and so are ``ptrtoint`` instructions converting values of
583 non-integral pointer types to integers.  Vector versions of said instructions
584 are ill-typed as well.
586 .. _globalvars:
588 Global Variables
589 ----------------
591 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
592 instead of run-time.
594 Global variable definitions must be initialized.
596 Global variables in other translation units can also be declared, in which
597 case they don't have an initializer.
599 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
600 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified. If there
601 is a mismatch between the explicit or inferred section information for the
602 variable declaration and its definition the resulting behavior is undefined.
604 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
605 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
606 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
607 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
608 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
609 variable.
611 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
612 constant, even if the final definition of the global is not. This
613 capability can be used to enable slightly better optimization of the
614 program, but requires the language definition to guarantee that
615 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
616 units that do not include the definition.
618 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
619 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
620 always define a pointer to their "content" type because they describe a
621 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
622 pointers.
624 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
625 that the address is not significant, only the content. Constants marked
626 like this can be merged with other constants if they have the same
627 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
628 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
629 whose address is significant.
631 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
632 not be significant within the module.
634 A global variable may be declared to reside in a target-specific
635 numbered address space. For targets that support them, address spaces
636 may affect how optimizations are performed and/or what target
637 instructions are used to access the variable. The default address space
638 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
640 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
641 target supports it, it will emit globals to the section specified.
642 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
643 support.
645 External declarations may have an explicit section specified. Section
646 information is retained in LLVM IR for targets that make use of this
647 information. Attaching section information to an external declaration is an
648 assertion that its definition is located in the specified section. If the
649 definition is located in a different section, the behavior is undefined.
651 By default, global initializers are optimized by assuming that global
652 variables defined within the module are not modified from their
653 initial values before the start of the global initializer. This is
654 true even for variables potentially accessible from outside the
655 module, including those with external linkage or appearing in
656 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
657 by marking the variable with ``externally_initialized``.
659 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
660 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
661 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
662 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
663 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
664 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
665 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
666 assume that the globals are densely packed in their section and try to
667 iterate over them as an array, alignment padding would break this
668 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
670 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
671 an optional :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`,
672 an optional :ref:`global attributes <glattrs>` and
673 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`.
675 Variables and aliases can have a
676 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
678 :ref:`Scalable vectors <t_vector>` cannot be global variables or members of
679 structs or arrays because their size is unknown at compile time.
681 Syntax::
683       @<GlobalVarName> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility]
684                          [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
685                          [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace]
686                          [ExternallyInitialized]
687                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
688                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
689                          [, align <Alignment>] (, !name !N)*
691 For example, the following defines a global in a numbered address space
692 with an initializer, section, and alignment:
694 .. code-block:: llvm
696     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
698 The following example just declares a global variable
700 .. code-block:: llvm
702    @G = external global i32
704 The following example defines a thread-local global with the
705 ``initialexec`` TLS model:
707 .. code-block:: llvm
709     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
711 .. _functionstructure:
713 Functions
714 ---------
716 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
717 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`runtime preemption
718 specifier <runtime_preemption_model>`,  an optional :ref:`visibility
719 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
720 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
721 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
722 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
723 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
724 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
725 an optional address space, an optional section, an optional alignment,
726 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
727 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
728 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
729 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
730 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
731 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
733 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
734 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility style
735 <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`, an
736 optional :ref:`calling convention <callingconv>`, an optional ``unnamed_addr``
737 or ``local_unnamed_addr`` attribute, an optional address space, a return type,
738 an optional :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function name, a possibly
739 empty list of arguments, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
740 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, and an optional
741 :ref:`prologue <prologuedata>`.
743 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
744 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
745 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
746 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
747 function return). If an explicit label name is not provided, a block is assigned
748 an implicit numbered label, using the next value from the same counter as used
749 for unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a
750 function entry block does not have an explicit label, it will be assigned label
751 "%0", then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc. If a
752 numeric label is explicitly specified, it must match the numeric label that
753 would be used implicitly.
755 The first basic block in a function is special in two ways: it is
756 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
757 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
758 the entry block of a function). Because the block can have no
759 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
761 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
762 target supports it, it will emit functions to the section specified.
763 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
765 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
766 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
767 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
768 is specified, the function is forced to have at least that much
769 alignment. All alignments must be a power of 2.
771 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
772 be significant and two identical functions can be merged.
774 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
775 not be significant within the module.
777 If an explicit address space is not given, it will default to the program
778 address space from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
780 Syntax::
782     define [linkage] [PreemptionSpecifier] [visibility] [DLLStorageClass]
783            [cconv] [ret attrs]
784            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
785            [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace] [fn Attrs]
786            [section "name"] [comdat [($name)]] [align N] [gc] [prefix Constant]
787            [prologue Constant] [personality Constant] (!name !N)* { ... }
789 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
790 argument is of the following form:
792 Syntax::
794    <type> [parameter Attrs] [name]
797 .. _langref_aliases:
799 Aliases
800 -------
802 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
803 are just a new symbol and metadata for an existing position.
805 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
806 constant expression.
808 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
809 :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`, an optional
810 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
811 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
813 Syntax::
815     @<Name> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
817 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
818 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
819 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
821 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
822 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
823 to the same content.
825 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
826 not be significant within the module.
828 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
829 some can only be checked when producing an object file:
831 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
832   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
834 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
835   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
836   object file.
838 * No global value in the expression can be a declaration, since that
839   would require a relocation, which is not possible.
841 .. _langref_ifunc:
843 IFuncs
844 -------
846 IFuncs, like as aliases, don't create any new data or func. They are just a new
847 symbol that dynamic linker resolves at runtime by calling a resolver function.
849 IFuncs have a name and a resolver that is a function called by dynamic linker
850 that returns address of another function associated with the name.
852 IFunc may have an optional :ref:`linkage type <linkage>` and an optional
853 :ref:`visibility style <visibility>`.
855 Syntax::
857     @<Name> = [Linkage] [Visibility] ifunc <IFuncTy>, <ResolverTy>* @<Resolver>
860 .. _langref_comdats:
862 Comdats
863 -------
865 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
867 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
868 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
869 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
870 aliasee computes to, if any.
872 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
873 choose between keys in two different object files.
875 Syntax::
877     $<Name> = comdat SelectionKind
879 The selection kind must be one of the following:
881 ``any``
882     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
883 ``exactmatch``
884     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
885     same data.
886 ``largest``
887     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
888 ``noduplicates``
889     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
890 ``samesize``
891     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
892     same amount of data.
894 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs, and ELF and WebAssembly
895 only support ``any`` as a selection kind.
897 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
898 the COMDAT key's section is the largest:
900 .. code-block:: text
902    $foo = comdat largest
903    @foo = global i32 2, comdat($foo)
905    define void @bar() comdat($foo) {
906      ret void
907    }
909 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
910 the global name:
912 .. code-block:: text
914   $foo = comdat any
915   @foo = global i32 2, comdat
918 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
919 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
920 and another COMDAT section with selection kind
921 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
922 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
924 There are some restrictions on the properties of the global object.
925 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
926 targeting COFF.
927 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
928 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
929 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
930 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
931 if a collision occurs in the symbol table.
933 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
934 For example:
936 .. code-block:: text
938    $foo = comdat any
939    $bar = comdat any
940    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
941    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
943 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
944 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
945 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
946 sections.
948 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
949 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
950 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
951 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
952 is supplied to `llc`).
954 .. _namedmetadatastructure:
956 Named Metadata
957 --------------
959 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
960 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
961 operands for a named metadata.
963 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
964    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
965    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
966    are still valid, which allows any character to be part of a name.
968 Syntax::
970     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
971     !0 = !{!"zero"}
972     !1 = !{!"one"}
973     !2 = !{!"two"}
974     ; A named metadata.
975     !name = !{!0, !1, !2}
977 .. _paramattrs:
979 Parameter Attributes
980 --------------------
982 The return type and each parameter of a function type may have a set of
983 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
984 used to communicate additional information about the result or
985 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
986 of the function, not of the function type, so functions with different
987 parameter attributes can have the same function type.
989 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
990 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
991 For example:
993 .. code-block:: llvm
995     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
996     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
997     declare signext i8 @returns_signed_char()
999 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
1000 ``readonly``) come immediately after the argument list.
1002 Currently, only the following parameter attributes are defined:
1004 ``zeroext``
1005     This indicates to the code generator that the parameter or return
1006     value should be zero-extended to the extent required by the target's
1007     ABI by the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
1008 ``signext``
1009     This indicates to the code generator that the parameter or return
1010     value should be sign-extended to the extent required by the target's
1011     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
1012     the callee (for a return value).
1013 ``inreg``
1014     This indicates that this parameter or return value should be treated
1015     in a special target-dependent fashion while emitting code for
1016     a function call or return (usually, by putting it in a register as
1017     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
1018     two different kinds of registers). Use of this attribute is
1019     target-specific.
1020 ``byval`` or ``byval(<ty>)``
1021     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
1022     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
1023     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
1024     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
1025     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
1026     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
1027     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
1028     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
1029     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
1030     values.
1032     The byval attribute also supports an optional type argument, which must be
1033     the same as the pointee type of the argument.
1035     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
1036     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
1037     form and the known alignment of the pointer specified to the call
1038     site. If the alignment is not specified, then the code generator
1039     makes a target-specific assumption.
1041 .. _attr_inalloca:
1043 ``inalloca``
1045     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
1046     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
1047     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
1048     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
1049     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
1050     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
1052     An argument allocation may be used by a call at most once because
1053     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
1054     used in conjunction with other attributes that affect argument
1055     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
1056     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
1057     large aggregate return values, which means that frontend authors
1058     must lower them with ``sret`` pointers.
1060     When the call site is reached, the argument allocation must have
1061     been the most recent stack allocation that is still live, or the
1062     behavior is undefined. It is possible to allocate additional stack
1063     space after an argument allocation and before its call site, but it
1064     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
1065     <int_stackrestore>`.
1067     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
1068     attribute.
1070 ``sret``
1071     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
1072     structure that is the return value of the function in the source
1073     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
1074     loads and stores to the structure may be assumed by the callee not
1075     to trap and to be properly aligned. This is not a valid attribute
1076     for return values.
1078 .. _attr_align:
1080 ``align <n>``
1081     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
1082     have the specified alignment.  If the pointer value does not have the
1083     specified alignment, behavior is undefined.
1085     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
1086     ``byval`` attribute, which are documented there.
1088 .. _noalias:
1090 ``noalias``
1091     This indicates that objects accessed via pointer values
1092     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
1093     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
1094     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
1095     also has additional semantics described below. The caller shares the
1096     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
1097     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
1098     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
1100     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1101     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1103     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1104     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1105     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1106     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1107     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1108     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1109     storage for any other object accessible to the caller.
1111 ``nocapture``
1112     This indicates that the callee does not make any copies of the
1113     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1114     attribute for return values.  Addresses used in volatile operations
1115     are considered to be captured.
1117 .. _nest:
1119 ``nest``
1120     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1121     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1122     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1124 ``returned``
1125     This indicates that the function always returns the argument as its return
1126     value. This is a hint to the optimizer and code generator used when
1127     generating the caller, allowing value propagation, tail call optimization,
1128     and omission of register saves and restores in some cases; it is not
1129     checked or enforced when generating the callee. The parameter and the
1130     function return type must be valid operands for the
1131     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
1132     return values and can only be applied to one parameter.
1134 ``nonnull``
1135     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1136     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1137     checked or enforced by LLVM; if the parameter or return pointer is null,
1138     the behavior is undefined.
1140 ``dereferenceable(<n>)``
1141     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1142     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1143     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1144     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1145     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1146     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1147     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1148     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1149     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1151 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1152     This indicates that the parameter or return value isn't both
1153     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1154     time. All non-null pointers tagged with
1155     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1156     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1157     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1158     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1159     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1160     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1161     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1162     pointer typed parameters.
1164 ``swiftself``
1165     This indicates that the parameter is the self/context parameter. This is not
1166     a valid attribute for return values and can only be applied to one
1167     parameter.
1169 ``swifterror``
1170     This attribute is motivated to model and optimize Swift error handling. It
1171     can be applied to a parameter with pointer to pointer type or a
1172     pointer-sized alloca. At the call site, the actual argument that corresponds
1173     to a ``swifterror`` parameter has to come from a ``swifterror`` alloca or
1174     the ``swifterror`` parameter of the caller. A ``swifterror`` value (either
1175     the parameter or the alloca) can only be loaded and stored from, or used as
1176     a ``swifterror`` argument. This is not a valid attribute for return values
1177     and can only be applied to one parameter.
1179     These constraints allow the calling convention to optimize access to
1180     ``swifterror`` variables by associating them with a specific register at
1181     call boundaries rather than placing them in memory. Since this does change
1182     the calling convention, a function which uses the ``swifterror`` attribute
1183     on a parameter is not ABI-compatible with one which does not.
1185     These constraints also allow LLVM to assume that a ``swifterror`` argument
1186     does not alias any other memory visible within a function and that a
1187     ``swifterror`` alloca passed as an argument does not escape.
1189 ``immarg``
1190     This indicates the parameter is required to be an immediate
1191     value. This must be a trivial immediate integer or floating-point
1192     constant. Undef or constant expressions are not valid. This is
1193     only valid on intrinsic declarations and cannot be applied to a
1194     call site or arbitrary function.
1196 .. _gc:
1198 Garbage Collector Strategy Names
1199 --------------------------------
1201 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1202 string:
1204 .. code-block:: llvm
1206     define void @f() gc "name" { ... }
1208 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1209 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1210 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1211 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1212 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1213 which can interoperate with a collector provided externally.
1215 .. _prefixdata:
1217 Prefix Data
1218 -----------
1220 Prefix data is data associated with a function which the code
1221 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1222 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1223 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1224 available through the function pointer while still allowing the
1225 function pointer to be called.
1227 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1228 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1229 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1230 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1231 with a single ``i32``,
1233 .. code-block:: llvm
1235     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1237 The prefix data can be referenced as,
1239 .. code-block:: llvm
1241     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1242     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1243     %b = load i32, i32* %a
1245 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1246 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1247 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1248 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1249 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1250 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1251 data.
1253 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1254 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1255 optimizers but will not be emitted in the object file.
1257 .. _prologuedata:
1259 Prologue Data
1260 -------------
1262 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1263 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1264 function hot-patching and instrumentation.
1266 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1267 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1268 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1269 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1270 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1271 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1272 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1273 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1275 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1276 which encodes the ``nop`` instruction:
1278 .. code-block:: text
1280     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1282 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1283 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1284 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1286 .. code-block:: text
1288     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1290     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1292 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1293 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1294 optimizers but will not be emitted in the object file.
1296 .. _personalityfn:
1298 Personality Function
1299 --------------------
1301 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1302 to use for exception handling.
1304 .. _attrgrp:
1306 Attribute Groups
1307 ----------------
1309 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1310 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1311 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1312 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1313 group will capture the important command line flags used to build that file.
1315 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1316 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1317 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1318 different groups are merged.
1320 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1321 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1323 .. code-block:: llvm
1325    ; Target-independent attributes:
1326    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1328    ; Target-dependent attributes:
1329    attributes #1 = { "no-sse" }
1331    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1332    define void @f() #0 #1 { ... }
1334 .. _fnattrs:
1336 Function Attributes
1337 -------------------
1339 Function attributes are set to communicate additional information about
1340 a function. Function attributes are considered to be part of the
1341 function, not of the function type, so functions with different function
1342 attributes can have the same function type.
1344 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1345 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1346 example:
1348 .. code-block:: llvm
1350     define void @f() noinline { ... }
1351     define void @f() alwaysinline { ... }
1352     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1353     define void @f() optsize { ... }
1355 ``alignstack(<n>)``
1356     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1357     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1358     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1359     parentheses.
1360 ``allocsize(<EltSizeParam>[, <NumEltsParam>])``
1361     This attribute indicates that the annotated function will always return at
1362     least a given number of bytes (or null). Its arguments are zero-indexed
1363     parameter numbers; if one argument is provided, then it's assumed that at
1364     least ``CallSite.Args[EltSizeParam]`` bytes will be available at the
1365     returned pointer. If two are provided, then it's assumed that
1366     ``CallSite.Args[EltSizeParam] * CallSite.Args[NumEltsParam]`` bytes are
1367     available. The referenced parameters must be integer types. No assumptions
1368     are made about the contents of the returned block of memory.
1369 ``alwaysinline``
1370     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1371     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1372     inlining size threshold for this caller.
1373 ``builtin``
1374     This indicates that the callee function at a call site should be
1375     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1376     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1377     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1378     attribute.
1379 ``cold``
1380     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1381     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1382     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1383     weight.
1384 ``convergent``
1385     In some parallel execution models, there exist operations that cannot be
1386     made control-dependent on any additional values.  We call such operations
1387     ``convergent``, and mark them with this attribute.
1389     The ``convergent`` attribute may appear on functions or call/invoke
1390     instructions.  When it appears on a function, it indicates that calls to
1391     this function should not be made control-dependent on additional values.
1392     For example, the intrinsic ``llvm.nvvm.barrier0`` is ``convergent``, so
1393     calls to this intrinsic cannot be made control-dependent on additional
1394     values.
1396     When it appears on a call/invoke, the ``convergent`` attribute indicates
1397     that we should treat the call as though we're calling a convergent
1398     function.  This is particularly useful on indirect calls; without this we
1399     may treat such calls as though the target is non-convergent.
1401     The optimizer may remove the ``convergent`` attribute on functions when it
1402     can prove that the function does not execute any convergent operations.
1403     Similarly, the optimizer may remove ``convergent`` on calls/invokes when it
1404     can prove that the call/invoke cannot call a convergent function.
1405 ``inaccessiblememonly``
1406     This attribute indicates that the function may only access memory that
1407     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1408     of ``readnone``. If the function reads or writes other memory, the
1409     behavior is undefined.
1410 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1411     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1412     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1413     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``. If the
1414     function reads or writes other memory, the behavior is undefined.
1415 ``inlinehint``
1416     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1417     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1418     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1419     inliner.
1420 ``jumptable``
1421     This attribute indicates that the function should be added to a
1422     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1423     references to this function should be replaced with a reference to the
1424     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1425     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1426     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1427     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1428 ``minsize``
1429     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1430     passes make choices that keep the code size of this function as small
1431     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1432     performance in order to minimize the size of the generated code.
1433 ``naked``
1434     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1435     function. This can have very system-specific consequences.
1436 ``no-jump-tables``
1437     When this attribute is set to true, the jump tables and lookup tables that
1438     can be generated from a switch case lowering are disabled.
1439 ``nobuiltin``
1440     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1441     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1442     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1443     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1444     and on function declarations and definitions.
1445 ``noduplicate``
1446     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1447     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1448     within its parent function, but may not be duplicated within
1449     its parent function.
1451     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1452     be an inlining candidate, provided that the call is not
1453     duplicated by inlining. That implies that the function has
1454     internal linkage and only has one call site, so the original
1455     call is dead after inlining.
1456 ``nofree``
1457     This function attribute indicates that the function does not, directly or
1458     indirectly, call a memory-deallocation function (free, for example). As a
1459     result, uncaptured pointers that are known to be dereferenceable prior to a
1460     call to a function with the ``nofree`` attribute are still known to be
1461     dereferenceable after the call (the capturing condition is necessary in
1462     environments where the function might communicate the pointer to another thread
1463     which then deallocates the memory).
1464 ``noimplicitfloat``
1465     This attributes disables implicit floating-point instructions.
1466 ``noinline``
1467     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1468     function in any situation. This attribute may not be used together
1469     with the ``alwaysinline`` attribute.
1470 ``nonlazybind``
1471     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1472     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1473     startup time if the function is not called during program startup.
1474 ``noredzone``
1475     This attribute indicates that the code generator should not use a
1476     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1477 ``indirect-tls-seg-refs``
1478     This attribute indicates that the code generator should not use
1479     direct TLS access through segment registers, even if the
1480     target-specific ABI normally permits it.
1481 ``noreturn``
1482     This function attribute indicates that the function never returns
1483     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1484     function ever does dynamically return.
1485 ``norecurse``
1486     This function attribute indicates that the function does not call itself
1487     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1488     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1489 ``willreturn``
1490     This function attribute indicates that a call of this function will
1491     either exhibit undefined behavior or comes back and continues execution
1492     at a point in the existing call stack that includes the current invocation.
1493     Annotated functions may still raise an exception, i.a., ``nounwind`` is not implied.
1494     If an invocation of an annotated function does not return control back
1495     to a point in the call stack, the behavior is undefined.
1496 ``nounwind``
1497     This function attribute indicates that the function never raises an
1498     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1499     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1500     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1501     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1502     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1503 ``"null-pointer-is-valid"``
1504    If ``"null-pointer-is-valid"`` is set to ``"true"``, then ``null`` address
1505    in address-space 0 is considered to be a valid address for memory loads and
1506    stores. Any analysis or optimization should not treat dereferencing a
1507    pointer to ``null`` as undefined behavior in this function.
1508    Note: Comparing address of a global variable to ``null`` may still
1509    evaluate to false because of a limitation in querying this attribute inside
1510    constant expressions.
1511 ``optforfuzzing``
1512     This attribute indicates that this function should be optimized
1513     for maximum fuzzing signal.
1514 ``optnone``
1515     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1516     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1517     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1518     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1519     attribute; this attribute is also incompatible
1520     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1522     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1523     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1524     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1525     candidates for inlining into the body of this function.
1526 ``optsize``
1527     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1528     passes make choices that keep the code size of this function low,
1529     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1530     long as they do not significantly impact runtime performance.
1531 ``"patchable-function"``
1532     This attribute tells the code generator that the code
1533     generated for this function needs to follow certain conventions that
1534     make it possible for a runtime function to patch over it later.
1535     The exact effect of this attribute depends on its string value,
1536     for which there currently is one legal possibility:
1538      * ``"prologue-short-redirect"`` - This style of patchable
1539        function is intended to support patching a function prologue to
1540        redirect control away from the function in a thread safe
1541        manner.  It guarantees that the first instruction of the
1542        function will be large enough to accommodate a short jump
1543        instruction, and will be sufficiently aligned to allow being
1544        fully changed via an atomic compare-and-swap instruction.
1545        While the first requirement can be satisfied by inserting large
1546        enough NOP, LLVM can and will try to re-purpose an existing
1547        instruction (i.e. one that would have to be emitted anyway) as
1548        the patchable instruction larger than a short jump.
1550        ``"prologue-short-redirect"`` is currently only supported on
1551        x86-64.
1553     This attribute by itself does not imply restrictions on
1554     inter-procedural optimizations.  All of the semantic effects the
1555     patching may have to be separately conveyed via the linkage type.
1556 ``"probe-stack"``
1557     This attribute indicates that the function will trigger a guard region
1558     in the end of the stack. It ensures that accesses to the stack must be
1559     no further apart than the size of the guard region to a previous
1560     access of the stack. It takes one required string value, the name of
1561     the stack probing function that will be called.
1563     If a function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into
1564     a function with another ``"probe-stack"`` attribute, the resulting
1565     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the caller. If a
1566     function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into a
1567     function that has no ``"probe-stack"`` attribute at all, the resulting
1568     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the callee.
1569 ``readnone``
1570     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1571     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1572     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1573     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1574     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1575     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1576     to callers. This means while it cannot unwind exceptions by calling
1577     the ``C++`` exception throwing methods (since they write to memory), there may
1578     be non-``C++`` mechanisms that throw exceptions without writing to LLVM
1579     visible memory.
1581     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1582     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1583     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1585     If a readnone function reads or writes memory visible to the program, or
1586     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads from
1587     or writes to a readnone pointer argument, the behavior is undefined.
1588 ``readonly``
1589     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1590     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1591     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1592     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1593     state that may be set in the caller. A readonly function always
1594     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1595     called with the same set of arguments and global state.  This means while it
1596     cannot unwind exceptions by calling the ``C++`` exception throwing methods
1597     (since they write to memory), there may be non-``C++`` mechanisms that throw
1598     exceptions without writing to LLVM visible memory.
1600     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1601     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1602     the pointer points to.
1604     If a readonly function writes memory visible to the program, or
1605     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function writes to
1606     a readonly pointer argument, the behavior is undefined.
1607 ``"stack-probe-size"``
1608     This attribute controls the behavior of stack probes: either
1609     the ``"probe-stack"`` attribute, or ABI-required stack probes, if any.
1610     It defines the size of the guard region. It ensures that if the function
1611     may use more stack space than the size of the guard region, stack probing
1612     sequence will be emitted. It takes one required integer value, which
1613     is 4096 by default.
1615     If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is inlined into
1616     a function with another ``"stack-probe-size"`` attribute, the resulting
1617     function has the ``"stack-probe-size"`` attribute that has the lower
1618     numeric value. If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is
1619     inlined into a function that has no ``"stack-probe-size"`` attribute
1620     at all, the resulting function has the ``"stack-probe-size"`` attribute
1621     of the callee.
1622 ``"no-stack-arg-probe"``
1623     This attribute disables ABI-required stack probes, if any.
1624 ``writeonly``
1625     On a function, this attribute indicates that the function may write to but
1626     does not read from memory.
1628     On an argument, this attribute indicates that the function may write to but
1629     does not read through this pointer argument (even though it may read from
1630     the memory that the pointer points to).
1632     If a writeonly function reads memory visible to the program, or
1633     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads
1634     from a writeonly pointer argument, the behavior is undefined.
1635 ``argmemonly``
1636     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1637     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1638     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1639     function can refer to memory only using pointers based on its function
1640     arguments.
1642     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1643     in order to specify that function reads only from its arguments.
1645     If an argmemonly function reads or writes memory other than the pointer
1646     arguments, or has other side-effects, the behavior is undefined.
1647 ``returns_twice``
1648     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1649     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1650     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1651     functions.
1652 ``safestack``
1653     This attribute indicates that
1654     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1655     protection is enabled for this function.
1657     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1658     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1659     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1660     function will have a ``safestack`` attribute.
1661 ``sanitize_address``
1662     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1663     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1664 ``sanitize_memory``
1665     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1666     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1667 ``sanitize_thread``
1668     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1669     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1670 ``sanitize_hwaddress``
1671     This attribute indicates that HWAddressSanitizer checks
1672     (dynamic address safety analysis based on tagged pointers) are enabled for
1673     this function.
1674 ``speculative_load_hardening``
1675     This attribute indicates that
1676     `Speculative Load Hardening <https://llvm.org/docs/SpeculativeLoadHardening.html>`_
1677     should be enabled for the function body.
1679     Speculative Load Hardening is a best-effort mitigation against
1680     information leak attacks that make use of control flow
1681     miss-speculation - specifically miss-speculation of whether a branch
1682     is taken or not. Typically vulnerabilities enabling such attacks are
1683     classified as "Spectre variant #1". Notably, this does not attempt to
1684     mitigate against miss-speculation of branch target, classified as
1685     "Spectre variant #2" vulnerabilities.
1687     When inlining, the attribute is sticky. Inlining a function that carries
1688     this attribute will cause the caller to gain the attribute. This is intended
1689     to provide a maximally conservative model where the code in a function
1690     annotated with this attribute will always (even after inlining) end up
1691     hardened.
1692 ``speculatable``
1693     This function attribute indicates that the function does not have any
1694     effects besides calculating its result and does not have undefined behavior.
1695     Note that ``speculatable`` is not enough to conclude that along any
1696     particular execution path the number of calls to this function will not be
1697     externally observable. This attribute is only valid on functions
1698     and declarations, not on individual call sites. If a function is
1699     incorrectly marked as speculatable and really does exhibit
1700     undefined behavior, the undefined behavior may be observed even
1701     if the call site is dead code.
1703 ``ssp``
1704     This attribute indicates that the function should emit a stack
1705     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1706     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1707     return from the function to see if it has been overwritten. A
1708     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1709     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1711     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1712     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1713     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1714       ``ssp-buffer-size``.
1716     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1717     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1719     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1720     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1721     function will have an ``ssp`` attribute.
1722 ``sspreq``
1723     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1724     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1725     attribute.
1727     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1728     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1729     The specific layout rules are:
1731     #. Large arrays and structures containing large arrays
1732        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1733     #. Small arrays and structures containing small arrays
1734        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1735     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1736        protector.
1738     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1739     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1740     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1741     an ``sspreq`` attribute.
1742 ``sspstrong``
1743     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1744     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1745     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1746     will enable protectors for functions with:
1748     - Arrays of any size and type
1749     - Aggregates containing an array of any size and type.
1750     - Calls to alloca().
1751     - Local variables that have had their address taken.
1753     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1754     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1755     The specific layout rules are:
1757     #. Large arrays and structures containing large arrays
1758        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1759     #. Small arrays and structures containing small arrays
1760        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1761     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1762        protector.
1764     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1766     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1767     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1768     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1769 ``strictfp``
1770     This attribute indicates that the function was called from a scope that
1771     requires strict floating-point semantics.  LLVM will not attempt any
1772     optimizations that require assumptions about the floating-point rounding
1773     mode or that might alter the state of floating-point status flags that
1774     might otherwise be set or cleared by calling this function.
1775 ``"thunk"``
1776     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1777     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1778     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1779     match the thunk target prototype.
1780 ``uwtable``
1781     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1782     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1783     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1784     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1785     units.
1786 ``nocf_check``
1787     This attribute indicates that no control-flow check will be performed on
1788     the attributed entity. It disables -fcf-protection=<> for a specific
1789     entity to fine grain the HW control flow protection mechanism. The flag
1790     is target independent and currently appertains to a function or function
1791     pointer.
1792 ``shadowcallstack``
1793     This attribute indicates that the ShadowCallStack checks are enabled for
1794     the function. The instrumentation checks that the return address for the
1795     function has not changed between the function prolog and eiplog. It is
1796     currently x86_64-specific.
1798 .. _glattrs:
1800 Global Attributes
1801 -----------------
1803 Attributes may be set to communicate additional information about a global variable.
1804 Unlike :ref:`function attributes <fnattrs>`, attributes on a global variable
1805 are grouped into a single :ref:`attribute group <attrgrp>`.
1807 .. _opbundles:
1809 Operand Bundles
1810 ---------------
1812 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1813 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1814 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1815 incorrect and will change program semantics.
1817 Syntax::
1819     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1820     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1821     bundle operand ::= SSA value
1822     tag ::= string constant
1824 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1825 given function may be called from multiple places with different kinds
1826 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1827 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1828 callee being dispatched to.
1830 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1831 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1832 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1833 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1834 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1835 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1836 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1837 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1838 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1840 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1841   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1842 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1843   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1844   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1845   callsite specific attributes.
1846 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1847   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1848   usual as long as they take into account the first two properties.
1850 More specific types of operand bundles are described below.
1852 .. _deopt_opbundles:
1854 Deoptimization Operand Bundles
1855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1857 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1858 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1859 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1860 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1861 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1862 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1863 out of scope for the language reference, but it usually involves
1864 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1866 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1867 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1868 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1869 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1870 operand bundles do not capture their operands except during
1871 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1872 compiled frame.
1874 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1875 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1876 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1877 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1878 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1879 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1880 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1881 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1883 .. code-block:: llvm
1885     define void @f() {
1886       call void @x()  ;; no deopt state
1887       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1888       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1889       ret void
1890     }
1892     define void @g() {
1893       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1894       ret void
1895     }
1897 will result in
1899 .. code-block:: llvm
1901     define void @g() {
1902       call void @x()  ;; still no deopt state
1903       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1904       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1905       ret void
1906     }
1908 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1909 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1910 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1911 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1912 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1914 .. _ob_funclet:
1916 Funclet Operand Bundles
1917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1919 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1920 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1921 is within a particular funclet.  There can be at most one
1922 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1923 exactly one bundle operand.
1925 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1926 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1927 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1929 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1930   intrinsic, or
1931 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1932   not-yet-exited funclet EH pad.
1934 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1935 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1937 GC Transition Operand Bundles
1938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1940 GC transition operand bundles are characterized by the
1941 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
1942 call as a transition between a function with one GC strategy to a
1943 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
1944 between GC strategies requires additional code generation at the call
1945 site, these bundles may contain any values that are needed by the
1946 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
1947 <gc_transition_args>`.
1949 .. _moduleasm:
1951 Module-Level Inline Assembly
1952 ----------------------------
1954 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1955 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1956 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1957 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1959 .. code-block:: llvm
1961     module asm "inline asm code goes here"
1962     module asm "more can go here"
1964 The strings can contain any character by escaping non-printable
1965 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1966 two digit hex code for the number.
1968 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1969 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1971 .. _langref_datalayout:
1973 Data Layout
1974 -----------
1976 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1977 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1978 simply:
1980 .. code-block:: llvm
1982     target datalayout = "layout specification"
1984 The *layout specification* consists of a list of specifications
1985 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1986 with a letter and may include other information after the letter to
1987 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1988 as follows:
1990 ``E``
1991     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1992     the bits with the most significance have the lowest address
1993     location.
1994 ``e``
1995     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1996     is, the bits with the least significance have the lowest address
1997     location.
1998 ``S<size>``
1999     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
2000     promotion of stack variables is limited to the natural stack
2001     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
2002     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
2003     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
2004     alignment promotions.
2005 ``P<address space>``
2006     Specifies the address space that corresponds to program memory.
2007     Harvard architectures can use this to specify what space LLVM
2008     should place things such as functions into. If omitted, the
2009     program memory space defaults to the default address space of 0,
2010     which corresponds to a Von Neumann architecture that has code
2011     and data in the same space.
2012 ``A<address space>``
2013     Specifies the address space of objects created by '``alloca``'.
2014     Defaults to the default address space of 0.
2015 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>:<idx>``
2016     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
2017     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. The fourth parameter
2018     ``<idx>`` is a size of index that used for address calculation. If not
2019     specified, the default index size is equal to the pointer size. All sizes
2020     are in bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
2021     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
2022     in the range [1,2^23).
2023 ``i<size>:<abi>:<pref>``
2024     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
2025     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
2026 ``v<size>:<abi>:<pref>``
2027     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
2028     ``<size>``.
2029 ``f<size>:<abi>:<pref>``
2030     This specifies the alignment for a floating-point type of a given bit
2031     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
2032     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
2033     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
2034     targets.
2035 ``a:<abi>:<pref>``
2036     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
2037 ``F<type><abi>``
2038     This specifies the alignment for function pointers.
2039     The options for ``<type>`` are:
2041     * ``i``: The alignment of function pointers is independent of the alignment
2042       of functions, and is a multiple of ``<abi>``.
2043     * ``n``: The alignment of function pointers is a multiple of the explicit
2044       alignment specified on the function, and is a multiple of ``<abi>``.
2045 ``m:<mangling>``
2046     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. Symbols
2047     prefixed with the mangling escape character ``\01`` are passed through
2048     directly to the assembler without the escape character. The mangling style
2049     options are
2051     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
2052     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
2053     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
2054       symbols get a ``_`` prefix.
2055     * ``x``: Windows x86 COFF mangling: Private symbols get the usual prefix.
2056       Regular C symbols get a ``_`` prefix. Functions with ``__stdcall``,
2057       ``__fastcall``, and ``__vectorcall`` have custom mangling that appends
2058       ``@N`` where N is the number of bytes used to pass parameters. C++ symbols
2059       starting with ``?`` are not mangled in any way.
2060     * ``w``: Windows COFF mangling: Similar to ``x``, except that normal C
2061       symbols do not receive a ``_`` prefix.
2062 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
2063     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
2064     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
2065     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
2066     this set are considered to support most general arithmetic operations
2067     efficiently.
2068 ``ni:<address space0>:<address space1>:<address space2>...``
2069     This specifies pointer types with the specified address spaces
2070     as :ref:`Non-Integral Pointer Type <nointptrtype>` s.  The ``0``
2071     address space cannot be specified as non-integral.
2073 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
2074 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
2075 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
2077 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
2078 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
2079 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
2080 specifications are given in this list:
2082 -  ``E`` - big endian
2083 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
2084 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
2085    same as the default address space.
2086 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
2087 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
2088 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
2089 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
2090 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
2091 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
2092    alignment of 64-bits
2093 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
2094 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
2095 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
2096 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
2097 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
2098 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
2099 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
2101 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
2102 following rules:
2104 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
2105    that specification is used.
2106 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
2107    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
2108    sought type is used. If none of the specifications are larger than
2109    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
2110    given the default specifications above, the i7 type will use the
2111    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
2112    alignment of i64 (largest specified).
2113 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
2114    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
2115    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
2116    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
2118 The function of the data layout string may not be what you expect.
2119 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
2120 the code generator should use.
2122 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
2123 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
2124 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
2125 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
2126 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
2127 don't specify the string, the default specifications will be used to
2128 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
2129 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
2130 these default specifications.
2132 .. _langref_triple:
2134 Target Triple
2135 -------------
2137 A module may specify a target triple string that describes the target
2138 host. The syntax for the target triple is simply:
2140 .. code-block:: llvm
2142     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
2144 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
2145 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
2149     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
2150     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
2152 This information is passed along to the backend so that it generates
2153 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
2154 command line with the ``-mtriple`` command line option.
2156 .. _pointeraliasing:
2158 Pointer Aliasing Rules
2159 ----------------------
2161 Any memory access must be done through a pointer value associated with
2162 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
2163 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
2164 to the following rules:
2166 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
2167    value it is *based* on.
2168 -  An address of a global variable is associated with the address range
2169    of the variable's storage.
2170 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
2171    address range of the allocated storage.
2172 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
2173    address.
2174 -  An :ref:`undef value <undefvalues>` in *any* address-space is
2175    associated with no address.
2176 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
2177    a function not defined within LLVM may be associated with address
2178    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
2179    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
2180    allocated by mechanisms provided by LLVM.
2182 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
2183 following rules:
2185 -  A pointer value formed from a scalar ``getelementptr`` operation is *based* on
2186    the pointer-typed operand of the ``getelementptr``.
2187 -  The pointer in lane *l* of the result of a vector ``getelementptr`` operation
2188    is *based* on the pointer in lane *l* of the vector-of-pointers-typed operand
2189    of the ``getelementptr``.
2190 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
2191    ``bitcast``.
2192 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
2193    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
2194    the pointer's value.
2195 -  The "*based* on" relationship is transitive.
2197 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
2198 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
2200 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
2201 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
2202 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
2203 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
2204 alignment of the store.
2206 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
2207 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
2208 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
2209 which specialized optimization passes may use to implement type-based
2210 alias analysis.
2212 .. _volatile:
2214 Volatile Memory Accesses
2215 ------------------------
2217 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
2218 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
2219 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
2220 volatile operations or change their order of execution relative to other
2221 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
2222 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
2223 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
2225 A volatile load or store may have additional target-specific semantics.
2226 Any volatile operation can have side effects, and any volatile operation
2227 can read and/or modify state which is not accessible via a regular load
2228 or store in this module. Volatile operations may use addresses which do
2229 not point to memory (like MMIO registers). This means the compiler may
2230 not use a volatile operation to prove a non-volatile access to that
2231 address has defined behavior.
2233 The allowed side-effects for volatile accesses are limited.  If a
2234 non-volatile store to a given address would be legal, a volatile
2235 operation may modify the memory at that address. A volatile operation
2236 may not modify any other memory accessible by the module being compiled.
2237 A volatile operation may not call any code in the current module.
2239 The compiler may assume execution will continue after a volatile operation,
2240 so operations which modify memory or may have undefined behavior can be
2241 hoisted past a volatile operation.
2243 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
2244 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
2245 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
2246 target-legal volatile load/store instructions.
2248 .. admonition:: Rationale
2250  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
2251  data width to be executed as single instruction. For example, in C
2252  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
2253  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
2254  frontend upholds these expectations, which are intentionally
2255  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
2256  do not violate the frontend's contract with the language.
2258 .. _memmodel:
2260 Memory Model for Concurrent Operations
2261 --------------------------------------
2263 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
2264 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
2265 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
2266 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
2268 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
2270 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
2271 that
2273 -  Is a superset of single-thread program order, and
2274 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
2275    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
2276    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
2277    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
2278    Constraints <ordering>`).
2280 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
2281 between a thread and signals executing inside that thread.
2283 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
2284 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
2285 (defined) write operations (store instructions, atomic
2286 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
2287 section, initialized globals are considered to have a write of the
2288 initializer which is atomic and happens before any other read or write
2289 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
2290 may see any write to the same byte, except:
2292 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
2293    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
2294    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
2295 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
2296    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
2298 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
2300 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
2301    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
2302    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
2303    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
2304    synchronization.)
2305 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
2306    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
2307 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
2308    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
2309 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
2310    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
2311    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
2312    constraints on how the choice is made.
2313 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
2315 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
2316 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
2317 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
2318 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
2319 than one instruction to read the series of bytes.
2321 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
2322 model places only one restriction on IR transformations on top of what
2323 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
2324 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
2325 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
2326 from an address, introducing a store can change a load that may see
2327 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
2329 .. _ordering:
2331 Atomic Memory Ordering Constraints
2332 ----------------------------------
2334 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
2335 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
2336 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
2337 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
2338 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
2339 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
2340 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
2341 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
2342 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
2343 differently since they don't take an address. See that instruction's
2344 documentation for details.
2346 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
2347 :doc:`Atomics`.
2349 ``unordered``
2350     The set of values that can be read is governed by the happens-before
2351     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
2352     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
2353     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
2354     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
2355     to make them atomic in any interesting way.
2356 ``monotonic``
2357     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
2358     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
2359     address. All modification orders must be compatible with the
2360     happens-before order. There is no guarantee that the modification
2361     orders can be combined to a global total order for the whole program
2362     (and this often will not be possible). The read in an atomic
2363     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
2364     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
2365     order immediately before the value it writes. If one atomic read
2366     happens before another atomic read of the same address, the later
2367     read must see the same value or a later value in the address's
2368     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2369     stronger) operations on the same address. If an address is written
2370     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2371     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2372     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2373     ``memory_order_relaxed``.
2374 ``acquire``
2375     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2376     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2377     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2378 ``release``
2379     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2380     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2381     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2382     complete description; see the C++0x definition of a release
2383     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2384     ``memory_order_release``.
2385 ``acq_rel`` (acquire+release)
2386     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2387     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2388 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2389     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2390     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2391     writes), there is a global total order on all
2392     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2393     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2394     modification orders of all the affected addresses. Each
2395     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2396     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2397     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2399 .. _syncscope:
2401 If an atomic operation is marked ``syncscope("singlethread")``, it only
2402 *synchronizes with* and only participates in the seq\_cst total orderings of
2403 other operations running in the same thread (for example, in signal handlers).
2405 If an atomic operation is marked ``syncscope("<target-scope>")``, where
2406 ``<target-scope>`` is a target specific synchronization scope, then it is target
2407 dependent if it *synchronizes with* and participates in the seq\_cst total
2408 orderings of other operations.
2410 Otherwise, an atomic operation that is not marked ``syncscope("singlethread")``
2411 or ``syncscope("<target-scope>")`` *synchronizes with* and participates in the
2412 seq\_cst total orderings of other operations that are not marked
2413 ``syncscope("singlethread")`` or ``syncscope("<target-scope>")``.
2415 .. _floatenv:
2417 Floating-Point Environment
2418 --------------------------
2420 The default LLVM floating-point environment assumes that floating-point
2421 instructions do not have side effects. Results assume the round-to-nearest
2422 rounding mode. No floating-point exception state is maintained in this
2423 environment. Therefore, there is no attempt to create or preserve invalid
2424 operation (SNaN) or division-by-zero exceptions.
2426 The benefit of this exception-free assumption is that floating-point
2427 operations may be speculated freely without any other fast-math relaxations
2428 to the floating-point model.
2430 Code that requires different behavior than this should use the
2431 :ref:`Constrained Floating-Point Intrinsics <constrainedfp>`.
2433 .. _fastmath:
2435 Fast-Math Flags
2436 ---------------
2438 LLVM IR floating-point operations (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2439 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2440 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) and :ref:`call <i_call>`
2441 may use the following flags to enable otherwise unsafe
2442 floating-point transformations.
2444 ``nnan``
2445    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2446    NaN. If an argument is a nan, or the result would be a nan, it produces
2447    a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2449 ``ninf``
2450    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2451    +/-Inf. If an argument is +/-Inf, or the result would be +/-Inf, it
2452    produces a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2454 ``nsz``
2455    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2456    argument or result as insignificant.
2458 ``arcp``
2459    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2460    argument rather than perform division.
2462 ``contract``
2463    Allow floating-point contraction (e.g. fusing a multiply followed by an
2464    addition into a fused multiply-and-add).
2466 ``afn``
2467    Approximate functions - Allow substitution of approximate calculations for
2468    functions (sin, log, sqrt, etc). See floating-point intrinsic definitions
2469    for places where this can apply to LLVM's intrinsic math functions.
2471 ``reassoc``
2472    Allow reassociation transformations for floating-point instructions.
2473    This may dramatically change results in floating-point.
2475 ``fast``
2476    This flag implies all of the others.
2478 .. _uselistorder:
2480 Use-list Order Directives
2481 -------------------------
2483 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2484 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2485 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2486 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2488 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2489 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2490 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2492 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2493 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2494 function's scope.
2496 :Syntax:
2500     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2501     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2503 :Examples:
2507     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2508     entry:
2509       ; ... instructions ...
2510     bb:
2511       ; ... instructions ...
2513       ; At function scope.
2514       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2515       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2516     }
2518     ; At global scope.
2519     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2520     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2521     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2522     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2524 .. _source_filename:
2526 Source Filename
2527 ---------------
2529 The *source filename* string is set to the original module identifier,
2530 which will be the name of the compiled source file when compiling from
2531 source through the clang front end, for example. It is then preserved through
2532 the IR and bitcode.
2534 This is currently necessary to generate a consistent unique global
2535 identifier for local functions used in profile data, which prepends the
2536 source file name to the local function name.
2538 The syntax for the source file name is simply:
2540 .. code-block:: text
2542     source_filename = "/path/to/source.c"
2544 .. _typesystem:
2546 Type System
2547 ===========
2549 The LLVM type system is one of the most important features of the
2550 intermediate representation. Being typed enables a number of
2551 optimizations to be performed on the intermediate representation
2552 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2553 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2554 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2555 not feasible to perform on normal three address code representations.
2557 .. _t_void:
2559 Void Type
2560 ---------
2562 :Overview:
2565 The void type does not represent any value and has no size.
2567 :Syntax:
2572       void
2575 .. _t_function:
2577 Function Type
2578 -------------
2580 :Overview:
2583 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2584 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2585 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2586 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2588 :Syntax:
2592       <returntype> (<parameter list>)
2594 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2595 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2596 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2597 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2598 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2599 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2601 :Examples:
2603 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2604 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2605 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2606 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2607 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2608 | ``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. |
2609 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2610 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2611 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2613 .. _t_firstclass:
2615 First Class Types
2616 -----------------
2618 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2619 Values of these types are the only ones which can be produced by
2620 instructions.
2622 .. _t_single_value:
2624 Single Value Types
2625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2627 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2629 .. _t_integer:
2631 Integer Type
2632 """"""""""""
2634 :Overview:
2636 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2637 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2638 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2640 :Syntax:
2644       iN
2646 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2647 value.
2649 Examples:
2650 *********
2652 +----------------+------------------------------------------------+
2653 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2654 +----------------+------------------------------------------------+
2655 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2656 +----------------+------------------------------------------------+
2657 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2658 +----------------+------------------------------------------------+
2660 .. _t_floating:
2662 Floating-Point Types
2663 """"""""""""""""""""
2665 .. list-table::
2666    :header-rows: 1
2668    * - Type
2669      - Description
2671    * - ``half``
2672      - 16-bit floating-point value
2674    * - ``float``
2675      - 32-bit floating-point value
2677    * - ``double``
2678      - 64-bit floating-point value
2680    * - ``fp128``
2681      - 128-bit floating-point value (112-bit mantissa)
2683    * - ``x86_fp80``
2684      -  80-bit floating-point value (X87)
2686    * - ``ppc_fp128``
2687      - 128-bit floating-point value (two 64-bits)
2689 The binary format of half, float, double, and fp128 correspond to the
2690 IEEE-754-2008 specifications for binary16, binary32, binary64, and binary128
2691 respectively.
2693 X86_mmx Type
2694 """"""""""""
2696 :Overview:
2698 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2699 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2700 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2701 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2702 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2703 of this type.
2705 :Syntax:
2709       x86_mmx
2712 .. _t_pointer:
2714 Pointer Type
2715 """"""""""""
2717 :Overview:
2719 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2720 commonly used to reference objects in memory.
2722 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2723 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2724 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2725 are target-specific.
2727 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2728 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2730 :Syntax:
2734       <type> *
2736 :Examples:
2738 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2739 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2740 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2741 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2742 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2743 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2744 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2746 .. _t_vector:
2748 Vector Type
2749 """""""""""
2751 :Overview:
2753 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2754 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2755 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2756 requires a size (number of elements), an underlying primitive data type,
2757 and a scalable property to represent vectors where the exact hardware
2758 vector length is unknown at compile time. Vector types are considered
2759 :ref:`first class <t_firstclass>`.
2761 :Syntax:
2765       < <# elements> x <elementtype> >          ; Fixed-length vector
2766       < vscale x <# elements> x <elementtype> > ; Scalable vector
2768 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2769 elementtype may be any integer, floating-point or pointer type. Vectors
2770 of size zero are not allowed. For scalable vectors, the total number of
2771 elements is a constant multiple (called vscale) of the specified number
2772 of elements; vscale is a positive integer that is unknown at compile time
2773 and the same hardware-dependent constant for all scalable vectors at run
2774 time. The size of a specific scalable vector type is thus constant within
2775 IR, even if the exact size in bytes cannot be determined until run time.
2777 :Examples:
2779 +------------------------+----------------------------------------------------+
2780 | ``<4 x i32>``          | Vector of 4 32-bit integer values.                 |
2781 +------------------------+----------------------------------------------------+
2782 | ``<8 x float>``        | Vector of 8 32-bit floating-point values.          |
2783 +------------------------+----------------------------------------------------+
2784 | ``<2 x i64>``          | Vector of 2 64-bit integer values.                 |
2785 +------------------------+----------------------------------------------------+
2786 | ``<4 x i64*>``         | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.     |
2787 +------------------------+----------------------------------------------------+
2788 | ``<vscale x 4 x i32>`` | Vector with a multiple of 4 32-bit integer values. |
2789 +------------------------+----------------------------------------------------+
2791 .. _t_label:
2793 Label Type
2794 ^^^^^^^^^^
2796 :Overview:
2798 The label type represents code labels.
2800 :Syntax:
2804       label
2806 .. _t_token:
2808 Token Type
2809 ^^^^^^^^^^
2811 :Overview:
2813 The token type is used when a value is associated with an instruction
2814 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2815 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2816 :ref:`select <i_select>` of type token.
2818 :Syntax:
2822       token
2826 .. _t_metadata:
2828 Metadata Type
2829 ^^^^^^^^^^^^^
2831 :Overview:
2833 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2834 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2836 :Syntax:
2840       metadata
2842 .. _t_aggregate:
2844 Aggregate Types
2845 ^^^^^^^^^^^^^^^
2847 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2848 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2849 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2850 aggregate types.
2852 .. _t_array:
2854 Array Type
2855 """"""""""
2857 :Overview:
2859 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2860 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2861 elements) and an underlying data type.
2863 :Syntax:
2867       [<# elements> x <elementtype>]
2869 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2870 be any type with a size.
2872 :Examples:
2874 +------------------+--------------------------------------+
2875 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2876 +------------------+--------------------------------------+
2877 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2878 +------------------+--------------------------------------+
2879 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2880 +------------------+--------------------------------------+
2882 Here are some examples of multidimensional arrays:
2884 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2885 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2886 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2887 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating-point values.   |
2888 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2889 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2890 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2892 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2893 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2894 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2895 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2896 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2897 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2898 example.
2900 .. _t_struct:
2902 Structure Type
2903 """"""""""""""
2905 :Overview:
2907 The structure type is used to represent a collection of data members
2908 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2909 a size.
2911 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2912 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2913 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2914 '``insertvalue``' instructions.
2916 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2917 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2918 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2919 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2920 required to match what the underlying code generator expects.
2922 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2923 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2924 identified types are always defined at the top level with a name.
2925 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2926 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2927 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2929 :Syntax:
2933       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2934       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2936 :Examples:
2938 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2939 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2940 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2941 | ``{ 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``.  |
2942 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2943 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2944 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2946 .. _t_opaque:
2948 Opaque Structure Types
2949 """"""""""""""""""""""
2951 :Overview:
2953 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2954 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2955 notion of a forward declared structure.
2957 :Syntax:
2961       %X = type opaque
2962       %52 = type opaque
2964 :Examples:
2966 +--------------+-------------------+
2967 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2968 +--------------+-------------------+
2970 .. _constants:
2972 Constants
2973 =========
2975 LLVM has several different basic types of constants. This section
2976 describes them all and their syntax.
2978 Simple Constants
2979 ----------------
2981 **Boolean constants**
2982     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2983     of the ``i1`` type.
2984 **Integer constants**
2985     Standard integers (such as '4') are constants of the
2986     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2987     integer types.
2988 **Floating-point constants**
2989     Floating-point constants use standard decimal notation (e.g.
2990     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2991     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2992     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2993     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2994     decimal in binary. Floating-point constants must have a
2995     :ref:`floating-point <t_floating>` type.
2996 **Null pointer constants**
2997     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2998     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2999 **Token constants**
3000     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
3001     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
3003 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
3004 floating-point constants. For example, the form
3005 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
3006 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating-point
3007 constants are required (and the only time that they are generated by the
3008 disassembler) is when a floating-point constant must be emitted but it
3009 cannot be represented as a decimal floating-point number in a reasonable
3010 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
3011 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
3012 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
3014 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
3015 double are represented using the 16-digit form shown above (which
3016 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
3017 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
3018 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
3019 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
3020 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
3021 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
3022 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
3023 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
3024 will only work if they match the long double format on your target.
3025 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
3026 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
3027 (sign bit at the left).
3029 There are no constants of type x86_mmx.
3031 .. _complexconstants:
3033 Complex Constants
3034 -----------------
3036 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
3037 constants and smaller complex constants.
3039 **Structure constants**
3040     Structure constants are represented with notation similar to
3041     structure type definitions (a comma separated list of elements,
3042     surrounded by braces (``{}``)). For example:
3043     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
3044     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
3045     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
3046     must match those specified by the type.
3047 **Array constants**
3048     Array constants are represented with notation similar to array type
3049     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
3050     square brackets (``[]``)). For example:
3051     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
3052     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
3053     match those specified by the type. As a special case, character array
3054     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
3055     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
3056 **Vector constants**
3057     Vector constants are represented with notation similar to vector
3058     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
3059     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
3060     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
3061     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
3062     elements must match those specified by the type.
3063 **Zero initialization**
3064     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
3065     value to zero of *any* type, including scalar and
3066     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
3067     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
3068     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
3069 **Metadata node**
3070     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
3071     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
3072     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
3073     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
3074     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
3075     information such as debug info.
3077 Global Variable and Function Addresses
3078 --------------------------------------
3080 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
3081 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
3082 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
3083 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
3084 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
3085 file:
3087 .. code-block:: llvm
3089     @X = global i32 17
3090     @Y = global i32 42
3091     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
3093 .. _undefvalues:
3095 Undefined Values
3096 ----------------
3098 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
3099 indicates that the user of the value may receive an unspecified
3100 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
3101 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
3103 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
3104 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
3105 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
3106 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
3108 .. code-block:: llvm
3110       %A = add %X, undef
3111       %B = sub %X, undef
3112       %C = xor %X, undef
3113     Safe:
3114       %A = undef
3115       %B = undef
3116       %C = undef
3118 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
3119 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
3121 .. code-block:: llvm
3123       %A = or %X, undef
3124       %B = and %X, undef
3125     Safe:
3126       %A = -1
3127       %B = 0
3128     Safe:
3129       %A = %X  ;; By choosing undef as 0
3130       %B = %X  ;; By choosing undef as -1
3131     Unsafe:
3132       %A = undef
3133       %B = undef
3135 These logical operations have bits that are not always affected by the
3136 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
3137 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
3138 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
3139 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
3140 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
3141 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
3142 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
3143 allowing the '``or``' to be folded to -1.
3145 .. code-block:: llvm
3147       %A = select undef, %X, %Y
3148       %B = select undef, 42, %Y
3149       %C = select %X, %Y, undef
3150     Safe:
3151       %A = %X     (or %Y)
3152       %B = 42     (or %Y)
3153       %C = %Y
3154     Unsafe:
3155       %A = undef
3156       %B = undef
3157       %C = undef
3159 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
3160 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
3161 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
3162 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
3163 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
3164 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
3165 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
3167 .. code-block:: text
3169       %A = xor undef, undef
3171       %B = undef
3172       %C = xor %B, %B
3174       %D = undef
3175       %E = icmp slt %D, 4
3176       %F = icmp gte %D, 4
3178     Safe:
3179       %A = undef
3180       %B = undef
3181       %C = undef
3182       %D = undef
3183       %E = undef
3184       %F = undef
3186 This example points out that two '``undef``' operands are not
3187 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
3188 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
3189 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
3190 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
3191 its value over its "live range". This is true because the variable
3192 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
3193 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
3194 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
3195 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
3196 uses with" concept would not hold.
3198 .. code-block:: llvm
3200       %A = sdiv undef, %X
3201       %B = sdiv %X, undef
3202     Safe:
3203       %A = 0
3204     b: unreachable
3206 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
3207 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
3208 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
3209 operation can be constant folded to '``0``', because the '``undef``'
3210 could be zero, and zero divided by any value is zero.
3211 However, in the second example, we can make a more aggressive
3212 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
3213 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
3214 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
3215 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
3216 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
3217 optimizer can assume that it occurs in dead code.
3219 .. code-block:: text
3221     a:  store undef -> %X
3222     b:  store %X -> undef
3223     Safe:
3224     a: <deleted>
3225     b: unreachable
3227 A store *of* an undefined value can be assumed to not have any effect;
3228 we can assume that the value is overwritten with bits that happen to
3229 match what was already there. However, a store *to* an undefined
3230 location could clobber arbitrary memory, therefore, it has undefined
3231 behavior.
3233 .. _poisonvalues:
3235 Poison Values
3236 -------------
3238 In order to facilitate speculative execution, many instructions do not
3239 invoke immediate undefined behavior when provided with illegal operands,
3240 and return a poison value instead.
3242 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
3243 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
3244 the ``nsw`` flag.
3246 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
3248 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
3249 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
3250    their dynamic predecessor basic block.
3251 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
3252    in the dynamic callers of their functions.
3253 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
3254    instructions that dynamically transfer control back to them.
3255 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
3256    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
3257    call instructions that dynamically transfer control back to them.
3258 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
3259    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
3260    (including loads and stores implied by intrinsics such as
3261    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
3262 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
3263    most recent preceding instruction with externally visible side
3264    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
3265    operations <volatile>`.)
3266 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
3267    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
3268    multiple successors and the instruction is always executed when
3269    control transfers to one of the successors, and may not be executed
3270    when control is transferred to another.
3271 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
3272    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
3273    be different if the terminator had transferred control to a different
3274    successor.
3275 -  Dependence is transitive.
3277 An instruction that *depends* on a poison value, produces a poison value
3278 itself. A poison value may be relaxed into an
3279 :ref:`undef value <undefvalues>`, which takes an arbitrary bit-pattern.
3281 This means that immediate undefined behavior occurs if a poison value is
3282 used as an instruction operand that has any values that trigger undefined
3283 behavior. Notably this includes (but is not limited to):
3285 -  The pointer operand of a :ref:`load <i_load>`, :ref:`store <i_store>` or
3286    any other pointer dereferencing instruction (independent of address
3287    space).
3288 -  The divisor operand of a ``udiv``, ``sdiv``, ``urem`` or ``srem``
3289    instruction.
3291 Additionally, undefined behavior occurs if a side effect *depends* on poison.
3292 This includes side effects that are control dependent on a poisoned branch.
3294 Here are some examples:
3296 .. code-block:: llvm
3298     entry:
3299       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
3300       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
3301       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
3302       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; Undefined behavior due to
3303                                            ; store to poison.
3305       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
3306       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
3308       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
3309       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
3310       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
3311       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
3313       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
3314       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
3316     true:
3317       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
3318                                            ; it has undefined behavior.
3319       br label %end
3321     end:
3322       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
3323                                            ; Both edges into this PHI are
3324                                            ; control-dependent on %cmp, so this
3325                                            ; always results in a poison value.
3327       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
3328                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
3329                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
3331       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
3332                                            ; The same branch again, but this time the
3333                                            ; true block doesn't have side effects.
3335     second_true:
3336       ; No side effects!
3337       ret void
3339     second_end:
3340       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
3341                                            ; on the store in %end. Also, it is
3342                                            ; control-equivalent to %end, so this is
3343                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
3344                                            ; behavior in this example).
3346 .. _blockaddress:
3348 Addresses of Basic Blocks
3349 -------------------------
3351 ``blockaddress(@function, %block)``
3353 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
3354 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
3355 Taking the address of the entry block is illegal.
3357 This value only has defined behavior when used as an operand to the
3358 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' or ':ref:`callbr <i_callbr>`'instruction, or
3359 for comparisons against null. Pointer equality tests between labels addresses
3360 results in undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok,
3361 and no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
3362 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
3363 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
3364 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr`` or
3365 ``callbr`` instruction.
3367 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
3368 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
3370 .. _constantexprs:
3372 Constant Expressions
3373 --------------------
3375 Constant expressions are used to allow expressions involving other
3376 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
3377 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
3378 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
3379 The following is the syntax for constant expressions:
3381 ``trunc (CST to TYPE)``
3382     Perform the :ref:`trunc operation <i_trunc>` on constants.
3383 ``zext (CST to TYPE)``
3384     Perform the :ref:`zext operation <i_zext>` on constants.
3385 ``sext (CST to TYPE)``
3386     Perform the :ref:`sext operation <i_sext>` on constants.
3387 ``fptrunc (CST to TYPE)``
3388     Truncate a floating-point constant to another floating-point type.
3389     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
3390     must be floating-point.
3391 ``fpext (CST to TYPE)``
3392     Floating-point extend a constant to another type. The size of CST
3393     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
3394     floating-point.
3395 ``fptoui (CST to TYPE)``
3396     Convert a floating-point constant to the corresponding unsigned
3397     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3398     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3399     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3400     value won't fit in the integer type, the result is a
3401     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3402 ``fptosi (CST to TYPE)``
3403     Convert a floating-point constant to the corresponding signed
3404     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3405     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3406     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3407     value won't fit in the integer type, the result is a
3408     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3409 ``uitofp (CST to TYPE)``
3410     Convert an unsigned integer constant to the corresponding
3411     floating-point constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point
3412     type.  CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3413     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3414 ``sitofp (CST to TYPE)``
3415     Convert a signed integer constant to the corresponding floating-point
3416     constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point type.
3417     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3418     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3419 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
3420     Perform the :ref:`ptrtoint operation <i_ptrtoint>` on constants.
3421 ``inttoptr (CST to TYPE)``
3422     Perform the :ref:`inttoptr operation <i_inttoptr>` on constants.
3423     This one is *really* dangerous!
3424 ``bitcast (CST to TYPE)``
3425     Convert a constant, CST, to another TYPE.
3426     The constraints of the operands are the same as those for the
3427     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`.
3428 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
3429     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
3430     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
3431     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
3432 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
3433     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
3434     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
3435     instruction, the index list may have one or more indexes, which are
3436     required to make sense for the type of "pointer to TY".
3437 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
3438     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
3439 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
3440     Perform the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
3441 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
3442     Perform the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
3443 ``extractelement (VAL, IDX)``
3444     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
3445     constants.
3446 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3447     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3448     constants.
3449 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3450     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3451     constants.
3452 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3453     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3454     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3455     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3456     least one index value must be specified.
3457 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3458     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3459     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3460     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3461     value must be specified.
3462 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3463     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3464     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3465     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3466     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3467     operations on floating-point values are allowed).
3469 Other Values
3470 ============
3472 .. _inlineasmexprs:
3474 Inline Assembler Expressions
3475 ----------------------------
3477 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3478 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3479 represents the inline assembler as a template string (containing the
3480 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3481 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3482 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3483 stack conservatively.
3485 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3486 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3487 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3488 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3489 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3491 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3492 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3493 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3494 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3495 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3496 syntax known to LLVM.
3498 LLVM also supports a few more substitions useful for writing inline assembly:
3500 - ``${:uid}``: Expands to a decimal integer unique to this inline assembly blob.
3501   This substitution is useful when declaring a local label. Many standard
3502   compiler optimizations, such as inlining, may duplicate an inline asm blob.
3503   Adding a blob-unique identifier ensures that the two labels will not conflict
3504   during assembly. This is used to implement `GCC's %= special format
3505   string <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html>`_.
3506 - ``${:comment}``: Expands to the comment character of the current target's
3507   assembly dialect. This is usually ``#``, but many targets use other strings,
3508   such as ``;``, ``//``, or ``!``.
3509 - ``${:private}``: Expands to the assembler private label prefix. Labels with
3510   this prefix will not appear in the symbol table of the assembled object.
3511   Typically the prefix is ``L``, but targets may use other strings. ``.L`` is
3512   relatively popular.
3514 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3515 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3516 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3517 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3518 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3519 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3520 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3521 assembly.
3523 An example inline assembler expression is:
3525 .. code-block:: llvm
3527     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3529 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3530 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3531 Thus, typically we have:
3533 .. code-block:: llvm
3535     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3537 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3538 marked as having side effects. This is done through the use of the
3539 '``sideeffect``' keyword, like so:
3541 .. code-block:: llvm
3543     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3545 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3546 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3547 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3548 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3549 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3550 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3552 .. code-block:: llvm
3554     call void asm alignstack "eieio", ""()
3556 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3557 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3558 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3559 the only supported dialects. An example is:
3561 .. code-block:: llvm
3563     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3565 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3566 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3567 keyword last.
3569 Inline Asm Constraint String
3570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3572 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3573 more constraint codes.
3575 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3576 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3577 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3578 second, etc.
3580 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3581 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3582 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3583 clobbers. They cannot be intermingled.
3585 There are also three different categories of constraint codes:
3587 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3588   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3589   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3590 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3591   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3592   modes used by the target.
3593 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3594   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3595   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3596   proper range for the instruction you wish to use it with.
3598 Output constraints
3599 """"""""""""""""""
3601 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3602 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3603 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3604 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3605 below about indirect outputs).
3607 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3608 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3609 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3610 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3611 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3612 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3613 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3614 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3615 output).
3617 Input constraints
3618 """""""""""""""""
3620 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3621 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3622 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3623 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3624 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3625 contain the same value.
3627 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3628 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3629 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3630 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3631 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3632 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3633 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3634 constraint).
3636 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3637 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3638 (even when the other input has the same value).
3640 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3641 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3643 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3644 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3645 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3646 registers, and all of them passed to the inline asm.
3648 However, this feature is often not as useful as you might think.
3650 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3651 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3652 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3653 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3654 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3655 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3657 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3658 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3659 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3660 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3661 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3662 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3663 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3664 use)
3666 Indirect inputs and outputs
3667 """""""""""""""""""""""""""
3669 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3670 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3671 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3672 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3673 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3674 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3675 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3676 memory location, instead of just read from it).
3678 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3679 address of a variable as a value.
3681 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3682 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3683 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3684 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3685 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3686 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3687 optimization passes. I would recommend not using it.)
3690 Clobber constraints
3691 """""""""""""""""""
3693 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3694 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3695 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3696 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3697 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3698 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3699 output.
3701 Note that clobbering named registers that are also present in output
3702 constraints is not legal.
3705 Constraint Codes
3706 """"""""""""""""
3707 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3709 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3710 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3711 (e.g. "``{eax}``").
3713 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3714 GCC's constraint codes.
3716 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3717 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3718 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3720 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3721 inline asm constraint list:
3723 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3724    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3725    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3726    constraint list.
3728 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3729    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3730    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3731    constraint list will be chosen together.
3733 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3734 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3735 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3736 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3738 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3739 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3740 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3741 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3742 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3743 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3744 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3745 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3746 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3747 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3748 intended.)
3750 Supported Constraint Code List
3751 """"""""""""""""""""""""""""""
3753 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3754 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3755 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3756 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3758 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3760 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3761 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3762   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3763   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3764 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3765   immediate, or a relocatable value.
3766 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3767 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3768 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3769   useful to pass a label for an asm branch or call.
3771   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3772      block without telling llvm about the control transfer???)
3774 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3776 Other constraints are target-specific:
3778 AArch64:
3780 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3781 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3782   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3783 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3784   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3785 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3786   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3787 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3788   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3789 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3790   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3791   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3792   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3793 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3794   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3795 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3796   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3797   well.)
3798 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3799 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3800 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3802 AMDGPU:
3804 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3805 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3806 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3809 All ARM modes:
3811 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3812   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3813 - ``Te``: An even general-purpose 32-bit integer register: ``r0,r2,...,r12,r14``
3814 - ``To``: An odd general-purpose 32-bit integer register: ``r1,r3,...,r11``
3816 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3818 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3819 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3820 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3821 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3822   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3823   print the inverted value).
3824 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3825   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3826   value).
3827 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3828 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3829 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3830 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3831 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3832   as ``r``.
3833 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3834   invalid.
3835 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3836   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3837 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3838   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3839 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3840   ``q0-q8``.
3842 ARM's Thumb1 mode:
3844 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3845 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3846 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3847   some amount.
3848 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3849 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3850 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3851 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3852 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3853 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3854 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3855 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3856   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3857 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3858   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3859 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3860   ``q0-q8``.
3863 Hexagon:
3865 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3866   at the moment.
3867 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3869 MSP430:
3871 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3873 MIPS:
3875 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3876 - ``J``: An immediate integer zero.
3877 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3878 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3879 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3880 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3881 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3882 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3883   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3884 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3885   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3886   ``m``.
3887 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3888   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3889 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3890 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3891   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3892   argument modifier for compatibility with GCC.
3893 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3894   ``25``).
3895 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3896 - ``x``: Invalid.
3898 NVPTX:
3900 - ``b``: A 1-bit integer register.
3901 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3902 - ``r``: A 32-bit integer register.
3903 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3904 - ``f``: A 32-bit float register.
3905 - ``d``: A 64-bit float register.
3908 PowerPC:
3910 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3911 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3912 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3913 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3914 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3915 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3916 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3917 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3918   constant.
3919 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3920   treated the same as ``m``.
3921 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3922 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3923   ``R1-R31``).
3924 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3925   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3926 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3927   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3928   altivec vector register (``V0-V31``).
3930   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3931      is supposed to only use the altivec vector registers?
3933 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3934 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3935 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3936   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3937 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating-point register, from the full VSX register
3938   set.
3940 Sparc:
3942 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3943 - ``r``: A 32-bit integer register.
3944 - ``f``: Any floating-point register on SparcV8, or a floating-point
3945   register in the "low" half of the registers on SparcV9.
3946 - ``e``: Any floating-point register. (Same as ``f`` on SparcV8.)
3948 SystemZ:
3950 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3951 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3952 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3953 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3954 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3955 - ``Q``: A memory address operand with a base address and a 12-bit immediate
3956   unsigned displacement.
3957 - ``R``: A memory address operand with a base address, a 12-bit immediate
3958   unsigned displacement, and an index register.
3959 - ``S``: A memory address operand with a base address and a 20-bit immediate
3960   signed displacement.
3961 - ``T``: A memory address operand with a base address, a 20-bit immediate
3962   signed displacement, and an index register.
3963 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3964 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3965   address context evaluates as zero).
3966 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3967   (LLVM-specific)
3968 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating-point register.
3970 X86:
3972 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3973 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3974 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3975 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3976   0xffffffff.
3977 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3978 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3979 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3980 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3981 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3982 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3983 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3984   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3985   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3986 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3987   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3988 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3989 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3990   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3991 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3992 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3993 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3994   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3995   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3996   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3997 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3998 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3999   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
4000   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
4001   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
4002   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
4003   statement.
4005 XCore:
4007 - ``r``: A 32-bit integer register.
4010 .. _inline-asm-modifiers:
4012 Asm template argument modifiers
4013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4015 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
4016 "``${0:n}``".
4018 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
4019 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
4020 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
4021 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
4023 Target-independent:
4025 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
4026   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4027 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
4028   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4029 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
4030   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4032 AArch64:
4034 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
4035   instead of ``x30``, print ``w30``.
4036 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
4037 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
4038   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
4039   ``v*``.
4041 AMDGPU:
4043 - ``r``: No effect.
4045 ARM:
4047 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
4048   register).
4049 - ``P``: No effect.
4050 - ``q``: No effect.
4051 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
4052   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
4053 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
4054   prefix.
4055 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
4056 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
4057   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
4058 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
4059   register of a two-register operand.
4060 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
4061   register of a two-register operand.
4062 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
4063   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
4064   to ``R``.)
4066   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
4067      of a two-register operand.
4069 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
4070 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
4071 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
4072   adornment.
4074 Hexagon:
4076 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4077   has been allocated consecutively to the first.
4079   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4080      nothing that ensures that happens, is there?
4082 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4083   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4085 MSP430:
4087 No additional modifiers.
4089 MIPS:
4091 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
4092 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
4093 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
4094 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
4095 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
4096 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
4097   address of the low-order word of a double-word memory operand.
4099   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
4101 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
4102   address of the high-order word of a double-word memory operand.
4104   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
4106 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
4107   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
4108   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
4109   ``M``.)
4110 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
4111   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
4112   constraint.
4114 NVPTX:
4116 - ``r``: No effect.
4118 PowerPC:
4120 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4121   has been allocated consecutively to the first.
4123   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4124      nothing that ensures that happens, is there?
4126 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4127   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4128 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
4129   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
4130 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
4131   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
4132   always print nothing)
4133 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
4134   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
4136 Sparc:
4138 - ``r``: No effect.
4140 SystemZ:
4142 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
4143 target-independent modifiers.
4145 X86:
4147 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
4148   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
4149 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
4150 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
4151   operand.
4152 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
4153   memory operand.
4154 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
4155   operand.
4156 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
4157   operand.
4158 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
4159   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
4160 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
4161   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
4162   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
4163   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
4164 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
4165 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
4166   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
4168 XCore:
4170 No additional modifiers.
4173 Inline Asm Metadata
4174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4176 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
4177 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
4178 integers. If present, the code generator will use the integer as the
4179 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
4180 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
4181 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
4182 it. For example:
4184 .. code-block:: llvm
4186     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
4187     ...
4188     !42 = !{ i32 1234567 }
4190 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
4191 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
4192 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
4193 occurs on.
4195 .. _metadata:
4197 Metadata
4198 ========
4200 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
4201 that can convey extra information about the code to the optimizers and
4202 code generator. One example application of metadata is source-level
4203 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
4205 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
4206 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
4208 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
4210 .. _metadata-string:
4212 Metadata Nodes and Metadata Strings
4213 -----------------------------------
4215 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
4216 contain any character by escaping non-printable characters with
4217 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
4218 "``!"test\00"``".
4220 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
4221 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
4222 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
4223 their operand. For example:
4225 .. code-block:: llvm
4227     !{ !"test\00", i32 10}
4229 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
4231 .. code-block:: text
4233     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
4235 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
4236 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
4237 when metadata operands change.
4239 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
4240 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
4241 example:
4243 .. code-block:: llvm
4245     !foo = !{!4, !3}
4247 Metadata can be used as function arguments. Here the ``llvm.dbg.value``
4248 intrinsic is using three metadata arguments:
4250 .. code-block:: llvm
4252     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, metadata !25, metadata !26)
4254 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
4255 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
4257 .. code-block:: llvm
4259     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
4261 Metadata can also be attached to a function or a global variable. Here metadata
4262 ``!22`` is attached to the ``f1`` and ``f2 functions, and the globals ``g1``
4263 and ``g2`` using the ``!dbg`` identifier:
4265 .. code-block:: llvm
4267     declare !dbg !22 void @f1()
4268     define void @f2() !dbg !22 {
4269       ret void
4270     }
4272     @g1 = global i32 0, !dbg !22
4273     @g2 = external global i32, !dbg !22
4275 A transformation is required to drop any metadata attachment that it does not
4276 know or know it can't preserve. Currently there is an exception for metadata
4277 attachment to globals for ``!type`` and ``!absolute_symbol`` which can't be
4278 unconditionally dropped unless the global is itself deleted.
4280 Metadata attached to a module using named metadata may not be dropped, with
4281 the exception of debug metadata (named metadata with the name ``!llvm.dbg.*``).
4283 More information about specific metadata nodes recognized by the
4284 optimizers and code generator is found below.
4286 .. _specialized-metadata:
4288 Specialized Metadata Nodes
4289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4291 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
4292 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
4293 order.
4295 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
4296 metadata nodes are related to debug info.
4298 .. _DICompileUnit:
4300 DICompileUnit
4301 """""""""""""
4303 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
4304 ``retainedTypes:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:`` fields are tuples
4305 containing the debug info to be emitted along with the compile unit, regardless
4306 of code optimizations (some nodes are only emitted if there are references to
4307 them from instructions). The ``debugInfoForProfiling:`` field is a boolean
4308 indicating whether or not line-table discriminators are updated to provide
4309 more-accurate debug info for profiling results.
4311 .. code-block:: text
4313     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
4314                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
4315                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: FullDebug,
4316                         enums: !2, retainedTypes: !3, globals: !4, imports: !5,
4317                         macros: !6, dwoId: 0x0abcd)
4319 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
4320 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.  These
4321 descriptors are collected by a named metadata node ``!llvm.dbg.cu``. They keep
4322 track of global variables, type information, and imported entities (declarations
4323 and namespaces).
4325 .. _DIFile:
4327 DIFile
4328 """"""
4330 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
4332 .. code-block:: none
4334     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir",
4335                  checksumkind: CSK_MD5,
4336                  checksum: "000102030405060708090a0b0c0d0e0f")
4338 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
4339 for ``file:`` fields.
4340 Valid values for ``checksumkind:`` field are: {CSK_None, CSK_MD5, CSK_SHA1}
4342 .. _DIBasicType:
4344 DIBasicType
4345 """""""""""
4347 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
4348 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
4350 .. code-block:: text
4352     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4353                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4354     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
4356 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
4357 following:
4359 .. code-block:: text
4361   DW_ATE_address       = 1
4362   DW_ATE_boolean       = 2
4363   DW_ATE_float         = 4
4364   DW_ATE_signed        = 5
4365   DW_ATE_signed_char   = 6
4366   DW_ATE_unsigned      = 7
4367   DW_ATE_unsigned_char = 8
4369 .. _DISubroutineType:
4371 DISubroutineType
4372 """"""""""""""""
4374 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
4375 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
4376 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
4377 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
4379 .. code-block:: text
4381     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
4382     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
4383     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
4385 .. _DIDerivedType:
4387 DIDerivedType
4388 """""""""""""
4390 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
4391 qualified types.
4393 .. code-block:: text
4395     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4396                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4397     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
4398                         align: 32)
4400 The following ``tag:`` values are valid:
4402 .. code-block:: text
4404   DW_TAG_member             = 13
4405   DW_TAG_pointer_type       = 15
4406   DW_TAG_reference_type     = 16
4407   DW_TAG_typedef            = 22
4408   DW_TAG_inheritance        = 28
4409   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
4410   DW_TAG_const_type         = 38
4411   DW_TAG_friend             = 42
4412   DW_TAG_volatile_type      = 53
4413   DW_TAG_restrict_type      = 55
4414   DW_TAG_atomic_type        = 71
4416 .. _DIDerivedTypeMember:
4418 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
4419 <DICompositeType>`. The type of the member is the ``baseType:``. The
4420 ``offset:`` is the member's bit offset.  If the composite type has an ODR
4421 ``identifier:`` and does not set ``flags: DIFwdDecl``, then the member is
4422 uniqued based only on its ``name:`` and ``scope:``.
4424 ``DW_TAG_inheritance`` and ``DW_TAG_friend`` are used in the ``elements:``
4425 field of :ref:`composite types <DICompositeType>` to describe parents and
4426 friends.
4428 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
4430 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
4431 ``DW_TAG_volatile_type``, ``DW_TAG_restrict_type`` and ``DW_TAG_atomic_type``
4432 are used to qualify the ``baseType:``.
4434 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
4436 .. _DICompositeType:
4438 DICompositeType
4439 """""""""""""""
4441 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
4442 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
4444 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
4445 identifier used for type merging between modules.  When specified,
4446 :ref:`subprogram declarations <DISubprogramDeclaration>` and :ref:`member
4447 derived types <DIDerivedTypeMember>` that reference the ODR-type in their
4448 ``scope:`` change uniquing rules.
4450 For a given ``identifier:``, there should only be a single composite type that
4451 does not have  ``flags: DIFlagFwdDecl`` set.  LLVM tools that link modules
4452 together will unique such definitions at parse time via the ``identifier:``
4453 field, even if the nodes are ``distinct``.
4455 .. code-block:: text
4457     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4458     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4459     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4460     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
4461                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
4462                           elements: !{!0, !1, !2})
4464 The following ``tag:`` values are valid:
4466 .. code-block:: text
4468   DW_TAG_array_type       = 1
4469   DW_TAG_class_type       = 2
4470   DW_TAG_enumeration_type = 4
4471   DW_TAG_structure_type   = 19
4472   DW_TAG_union_type       = 23
4474 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
4475 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
4476 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
4477 array type is a native packed vector.
4479 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
4480 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
4481 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
4482 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4484 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
4485 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
4486 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member``, ``tag: DW_TAG_inheritance``, or
4487 ``tag: DW_TAG_friend``; or :ref:`subprograms <DISubprogram>` with
4488 ``isDefinition: false``.
4490 .. _DISubrange:
4492 DISubrange
4493 """"""""""
4495 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
4496 :ref:`DICompositeType`.
4498 - ``count: -1`` indicates an empty array.
4499 - ``count: !9`` describes the count with a :ref:`DILocalVariable`.
4500 - ``count: !11`` describes the count with a :ref:`DIGlobalVariable`.
4502 .. code-block:: text
4504     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
4505     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
4506     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
4508     ; Scopes used in rest of example
4509     !6 = !DIFile(filename: "vla.c", directory: "/path/to/file")
4510     !7 = distinct !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !6)
4511     !8 = distinct !DISubprogram(name: "foo", scope: !7, file: !6, line: 5)
4513     ; Use of local variable as count value
4514     !9 = !DIBasicType(name: "int", size: 32, encoding: DW_ATE_signed)
4515     !10 = !DILocalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 42, type: !9)
4516     !11 = !DISubrange(count: !10, lowerBound: 0)
4518     ; Use of global variable as count value
4519     !12 = !DIGlobalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 22, type: !9)
4520     !13 = !DISubrange(count: !12, lowerBound: 0)
4522 .. _DIEnumerator:
4524 DIEnumerator
4525 """"""""""""
4527 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4528 variants of :ref:`DICompositeType`.
4530 .. code-block:: text
4532     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4533     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4534     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4536 DITemplateTypeParameter
4537 """""""""""""""""""""""
4539 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4540 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4541 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4543 .. code-block:: text
4545     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4547 DITemplateValueParameter
4548 """"""""""""""""""""""""
4550 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4551 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4552 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4553 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4554 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4556 .. code-block:: text
4558     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4560 DINamespace
4561 """""""""""
4563 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4565 .. code-block:: text
4567     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4569 .. _DIGlobalVariable:
4571 DIGlobalVariable
4572 """"""""""""""""
4574 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4576 .. code-block:: text
4578     @foo = global i32, !dbg !0
4579     !0 = !DIGlobalVariableExpression(var: !1, expr: !DIExpression())
4580     !1 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !2,
4581                            file: !3, line: 7, type: !4, isLocal: true,
4582                            isDefinition: false, declaration: !5)
4585 DIGlobalVariableExpression
4586 """"""""""""""""""""""""""
4588 ``DIGlobalVariableExpression`` nodes tie a :ref:`DIGlobalVariable` together
4589 with a :ref:`DIExpression`.
4591 .. code-block:: text
4593     @lower = global i32, !dbg !0
4594     @upper = global i32, !dbg !1
4595     !0 = !DIGlobalVariableExpression(
4596              var: !2,
4597              expr: !DIExpression(DW_OP_LLVM_fragment, 0, 32)
4598              )
4599     !1 = !DIGlobalVariableExpression(
4600              var: !2,
4601              expr: !DIExpression(DW_OP_LLVM_fragment, 32, 32)
4602              )
4603     !2 = !DIGlobalVariable(name: "split64", linkageName: "split64", scope: !3,
4604                            file: !4, line: 8, type: !5, declaration: !6)
4606 All global variable expressions should be referenced by the `globals:` field of
4607 a :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4609 .. _DISubprogram:
4611 DISubprogram
4612 """"""""""""
4614 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4615 distinct ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using
4616 ``!dbg`` metadata. A unique ``DISubprogram`` may be attached to a function
4617 declaration used for call site debug info. The ``variables:`` field points at
4618 :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be retained, even if their IR
4619 counterparts are optimized out of the IR. The ``type:`` field must point at an
4620 :ref:`DISubroutineType`.
4622 .. _DISubprogramDeclaration:
4624 When ``isDefinition: false``, subprograms describe a declaration in the type
4625 tree as opposed to a definition of a function.  If the scope is a composite
4626 type with an ODR ``identifier:`` and that does not set ``flags: DIFwdDecl``,
4627 then the subprogram declaration is uniqued based only on its ``linkageName:``
4628 and ``scope:``.
4630 .. code-block:: text
4632     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4633       ...
4634     }
4636     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4637                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4638                                 isDefinition: true, scopeLine: 8,
4639                                 containingType: !4,
4640                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4641                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4642                                 isOptimized: true, unit: !5, templateParams: !6,
4643                                 declaration: !7, variables: !8, thrownTypes: !9)
4645 .. _DILexicalBlock:
4647 DILexicalBlock
4648 """"""""""""""
4650 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4651 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4652 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4653 fields.
4655 .. code-block:: text
4657     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4659 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4660 operands.
4662 .. _DILexicalBlockFile:
4664 DILexicalBlockFile
4665 """"""""""""""""""
4667 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4668 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4669 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4670 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4672 .. code-block:: text
4674     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4675     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4676     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4678 .. _DILocation:
4680 DILocation
4681 """"""""""
4683 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4684 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4685 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4687 .. code-block:: text
4689     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4691 .. _DILocalVariable:
4693 DILocalVariable
4694 """""""""""""""
4696 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4697 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4698 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4699 :ref:`DISubprogram`.
4701 .. code-block:: text
4703     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4704                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4705     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4706                           type: !3)
4707     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4709 .. _DIExpression:
4711 DIExpression
4712 """"""""""""
4714 ``DIExpression`` nodes represent expressions that are inspired by the DWARF
4715 expression language. They are used in :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>`
4716 (such as ``llvm.dbg.declare`` and ``llvm.dbg.value``) to describe how the
4717 referenced LLVM variable relates to the source language variable. Debug
4718 intrinsics are interpreted left-to-right: start by pushing the value/address
4719 operand of the intrinsic onto a stack, then repeatedly push and evaluate
4720 opcodes from the DIExpression until the final variable description is produced.
4722 The current supported opcode vocabulary is limited:
4724 - ``DW_OP_deref`` dereferences the top of the expression stack.
4725 - ``DW_OP_plus`` pops the last two entries from the expression stack, adds
4726   them together and appends the result to the expression stack.
4727 - ``DW_OP_minus`` pops the last two entries from the expression stack, subtracts
4728   the last entry from the second last entry and appends the result to the
4729   expression stack.
4730 - ``DW_OP_plus_uconst, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4731 - ``DW_OP_LLVM_fragment, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4732   here, respectively) of the variable fragment from the working expression. Note
4733   that contrary to DW_OP_bit_piece, the offset is describing the location
4734   within the described source variable.
4735 - ``DW_OP_LLVM_convert, 16, DW_ATE_signed`` specifies a bit size and encoding
4736   (``16`` and ``DW_ATE_signed`` here, respectively) to which the top of the
4737   expression stack is to be converted. Maps into a ``DW_OP_convert`` operation
4738   that references a base type constructed from the supplied values.
4739 - ``DW_OP_LLVM_tag_offset, tag_offset`` specifies that a memory tag should be
4740   optionally applied to the pointer. The memory tag is derived from the
4741   given tag offset in an implementation-defined manner.
4742 - ``DW_OP_swap`` swaps top two stack entries.
4743 - ``DW_OP_xderef`` provides extended dereference mechanism. The entry at the top
4744   of the stack is treated as an address. The second stack entry is treated as an
4745   address space identifier.
4746 - ``DW_OP_stack_value`` marks a constant value.
4747 - If an expression is marked with ``DW_OP_entry_value`` all register and
4748   memory read operations refer to the respective value at the function entry.
4749   The first operand of ``DW_OP_entry_value`` is the size of following
4750   DWARF expression.
4751   ``DW_OP_entry_value`` may appear after the ``LiveDebugValues`` pass.
4752   LLVM only supports entry values for function parameters
4753   that are unmodified throughout a function and that are described as
4754   simple register location descriptions.
4755   ``DW_OP_entry_value`` may also appear after the ``AsmPrinter`` pass when
4756   a call site parameter value (``DW_AT_call_site_parameter_value``)
4757   is represented as entry value of the parameter.
4759 DWARF specifies three kinds of simple location descriptions: Register, memory,
4760 and implicit location descriptions.  Note that a location description is
4761 defined over certain ranges of a program, i.e the location of a variable may
4762 change over the course of the program. Register and memory location
4763 descriptions describe the *concrete location* of a source variable (in the
4764 sense that a debugger might modify its value), whereas *implicit locations*
4765 describe merely the actual *value* of a source variable which might not exist
4766 in registers or in memory (see ``DW_OP_stack_value``).
4768 A ``llvm.dbg.addr`` or ``llvm.dbg.declare`` intrinsic describes an indirect
4769 value (the address) of a source variable. The first operand of the intrinsic
4770 must be an address of some kind. A DIExpression attached to the intrinsic
4771 refines this address to produce a concrete location for the source variable.
4773 A ``llvm.dbg.value`` intrinsic describes the direct value of a source variable.
4774 The first operand of the intrinsic may be a direct or indirect value. A
4775 DIExpresion attached to the intrinsic refines the first operand to produce a
4776 direct value. For example, if the first operand is an indirect value, it may be
4777 necessary to insert ``DW_OP_deref`` into the DIExpresion in order to produce a
4778 valid debug intrinsic.
4780 .. note::
4782    A DIExpression is interpreted in the same way regardless of which kind of
4783    debug intrinsic it's attached to.
4785 .. code-block:: text
4787     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4788     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus_uconst, 3)
4789     !1 = !DIExpression(DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus)
4790     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4791     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus, DW_OP_LLVM_fragment, 3, 7)
4792     !4 = !DIExpression(DW_OP_constu, 2, DW_OP_swap, DW_OP_xderef)
4793     !5 = !DIExpression(DW_OP_constu, 42, DW_OP_stack_value)
4795 DIFlags
4796 """""""""""""""
4798 These flags encode various properties of DINodes.
4800 The `ArgumentNotModified` flag marks a function argument whose value
4801 is not modified throughout of a function. This flag is used to decide
4802 whether a DW_OP_entry_value can be used in a location description
4803 after the function prologue. The language frontend is expected to compute
4804 this property for each DILocalVariable. The flag should be used
4805 only in optimized code.
4807 DIObjCProperty
4808 """"""""""""""
4810 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4812 .. code-block:: text
4814     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4815                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4817 DIImportedEntity
4818 """"""""""""""""
4820 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4821 compile unit.
4823 .. code-block:: text
4825    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4826                           entity: !1, line: 7)
4828 DIMacro
4829 """""""
4831 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4832 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4833 defining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4834 used to expand the macro identifier.
4836 .. code-block:: text
4838    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4839                  value: "((x) + 1)")
4840    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4842 DIMacroFile
4843 """""""""""
4845 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4846 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4847 appear in the included source file.
4849 .. code-block:: text
4851    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4852                      nodes: !3)
4854 '``tbaa``' Metadata
4855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4857 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4858 suitable for doing type based alias analysis (TBAA). Instead, metadata is
4859 added to the IR to describe a type system of a higher level language. This
4860 can be used to implement C/C++ strict type aliasing rules, but it can also
4861 be used to implement custom alias analysis behavior for other languages.
4863 This description of LLVM's TBAA system is broken into two parts:
4864 :ref:`Semantics<tbaa_node_semantics>` talks about high level issues, and
4865 :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` talks about the metadata
4866 encoding of various entities.
4868 It is always possible to trace any TBAA node to a "root" TBAA node (details
4869 in the :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` section).  TBAA
4870 nodes with different roots have an unknown aliasing relationship, and LLVM
4871 conservatively infers ``MayAlias`` between them.  The rules mentioned in
4872 this section only pertain to TBAA nodes living under the same root.
4874 .. _tbaa_node_semantics:
4876 Semantics
4877 """""""""
4879 The TBAA metadata system, referred to as "struct path TBAA" (not to be
4880 confused with ``tbaa.struct``), consists of the following high level
4881 concepts: *Type Descriptors*, further subdivided into scalar type
4882 descriptors and struct type descriptors; and *Access Tags*.
4884 **Type descriptors** describe the type system of the higher level language
4885 being compiled.  **Scalar type descriptors** describe types that do not
4886 contain other types.  Each scalar type has a parent type, which must also
4887 be a scalar type or the TBAA root.  Via this parent relation, scalar types
4888 within a TBAA root form a tree.  **Struct type descriptors** denote types
4889 that contain a sequence of other type descriptors, at known offsets.  These
4890 contained type descriptors can either be struct type descriptors themselves
4891 or scalar type descriptors.
4893 **Access tags** are metadata nodes attached to load and store instructions.
4894 Access tags use type descriptors to describe the *location* being accessed
4895 in terms of the type system of the higher level language.  Access tags are
4896 tuples consisting of a base type, an access type and an offset.  The base
4897 type is a scalar type descriptor or a struct type descriptor, the access
4898 type is a scalar type descriptor, and the offset is a constant integer.
4900 The access tag ``(BaseTy, AccessTy, Offset)`` can describe one of two
4901 things:
4903  * If ``BaseTy`` is a struct type, the tag describes a memory access (load
4904    or store) of a value of type ``AccessTy`` contained in the struct type
4905    ``BaseTy`` at offset ``Offset``.
4907  * If ``BaseTy`` is a scalar type, ``Offset`` must be 0 and ``BaseTy`` and
4908    ``AccessTy`` must be the same; and the access tag describes a scalar
4909    access with scalar type ``AccessTy``.
4911 We first define an ``ImmediateParent`` relation on ``(BaseTy, Offset)``
4912 tuples this way:
4914  * If ``BaseTy`` is a scalar type then ``ImmediateParent(BaseTy, 0)`` is
4915    ``(ParentTy, 0)`` where ``ParentTy`` is the parent of the scalar type as
4916    described in the TBAA metadata.  ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)`` is
4917    undefined if ``Offset`` is non-zero.
4919  * If ``BaseTy`` is a struct type then ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)``
4920    is ``(NewTy, NewOffset)`` where ``NewTy`` is the type contained in
4921    ``BaseTy`` at offset ``Offset`` and ``NewOffset`` is ``Offset`` adjusted
4922    to be relative within that inner type.
4924 A memory access with an access tag ``(BaseTy1, AccessTy1, Offset1)``
4925 aliases a memory access with an access tag ``(BaseTy2, AccessTy2,
4926 Offset2)`` if either ``(BaseTy1, Offset1)`` is reachable from ``(Base2,
4927 Offset2)`` via the ``Parent`` relation or vice versa.
4929 As a concrete example, the type descriptor graph for the following program
4931 .. code-block:: c
4933     struct Inner {
4934       int i;    // offset 0
4935       float f;  // offset 4
4936     };
4938     struct Outer {
4939       float f;  // offset 0
4940       double d; // offset 4
4941       struct Inner inner_a;  // offset 12
4942     };
4944     void f(struct Outer* outer, struct Inner* inner, float* f, int* i, char* c) {
4945       outer->f = 0;            // tag0: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 0)
4946       outer->inner_a.i = 0;    // tag1: (OuterStructTy, IntScalarTy, 12)
4947       outer->inner_a.f = 0.0;  // tag2: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 16)
4948       *f = 0.0;                // tag3: (FloatScalarTy, FloatScalarTy, 0)
4949     }
4951 is (note that in C and C++, ``char`` can be used to access any arbitrary
4952 type):
4954 .. code-block:: text
4956     Root = "TBAA Root"
4957     CharScalarTy = ("char", Root, 0)
4958     FloatScalarTy = ("float", CharScalarTy, 0)
4959     DoubleScalarTy = ("double", CharScalarTy, 0)
4960     IntScalarTy = ("int", CharScalarTy, 0)
4961     InnerStructTy = {"Inner" (IntScalarTy, 0), (FloatScalarTy, 4)}
4962     OuterStructTy = {"Outer", (FloatScalarTy, 0), (DoubleScalarTy, 4),
4963                      (InnerStructTy, 12)}
4966 with (e.g.) ``ImmediateParent(OuterStructTy, 12)`` = ``(InnerStructTy,
4967 0)``, ``ImmediateParent(InnerStructTy, 0)`` = ``(IntScalarTy, 0)``, and
4968 ``ImmediateParent(IntScalarTy, 0)`` = ``(CharScalarTy, 0)``.
4970 .. _tbaa_node_representation:
4972 Representation
4973 """"""""""""""
4975 The root node of a TBAA type hierarchy is an ``MDNode`` with 0 operands or
4976 with exactly one ``MDString`` operand.
4978 Scalar type descriptors are represented as an ``MDNode`` s with two
4979 operands.  The first operand is an ``MDString`` denoting the name of the
4980 struct type.  LLVM does not assign meaning to the value of this operand, it
4981 only cares about it being an ``MDString``.  The second operand is an
4982 ``MDNode`` which points to the parent for said scalar type descriptor,
4983 which is either another scalar type descriptor or the TBAA root.  Scalar
4984 type descriptors can have an optional third argument, but that must be the
4985 constant integer zero.
4987 Struct type descriptors are represented as ``MDNode`` s with an odd number
4988 of operands greater than 1.  The first operand is an ``MDString`` denoting
4989 the name of the struct type.  Like in scalar type descriptors the actual
4990 value of this name operand is irrelevant to LLVM.  After the name operand,
4991 the struct type descriptors have a sequence of alternating ``MDNode`` and
4992 ``ConstantInt`` operands.  With N starting from 1, the 2N - 1 th operand,
4993 an ``MDNode``, denotes a contained field, and the 2N th operand, a
4994 ``ConstantInt``, is the offset of the said contained field.  The offsets
4995 must be in non-decreasing order.
4997 Access tags are represented as ``MDNode`` s with either 3 or 4 operands.
4998 The first operand is an ``MDNode`` pointing to the node representing the
4999 base type.  The second operand is an ``MDNode`` pointing to the node
5000 representing the access type.  The third operand is a ``ConstantInt`` that
5001 states the offset of the access.  If a fourth field is present, it must be
5002 a ``ConstantInt`` valued at 0 or 1.  If it is 1 then the access tag states
5003 that the location being accessed is "constant" (meaning
5004 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
5005 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).  The TBAA root of
5006 the access type and the base type of an access tag must be the same, and
5007 that is the TBAA root of the access tag.
5009 '``tbaa.struct``' Metadata
5010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5012 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
5013 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
5014 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
5015 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
5016 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
5017 of the aggregate.
5019 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
5020 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
5022 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
5023 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
5024 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
5025 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
5026 its tbaa tag. e.g.:
5028 .. code-block:: llvm
5030     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
5032 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
5033 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
5034 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
5036 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
5037 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
5038 does not carry useful data and need not be preserved.
5040 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
5041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5043 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
5044 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
5045 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
5046 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
5047 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
5048 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
5049 a domain.
5051 When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
5052 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
5053 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
5054 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
5055 alias.
5057 Because scopes in one domain don't affect scopes in other domains, separate
5058 domains can be used to compose multiple independent noalias sets.  This is
5059 used for example during inlining.  As the noalias function parameters are
5060 turned into noalias scope metadata, a new domain is used every time the
5061 function is inlined.
5063 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
5064 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
5065 string then it can be combined across functions and translation units. A
5066 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
5067 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
5069 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
5070 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
5071 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
5072 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
5073 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
5074 optionally be provided as a third list entry.
5076 For example,
5078 .. code-block:: llvm
5080     ; Two scope domains:
5081     !0 = !{!0}
5082     !1 = !{!1}
5084     ; Some scopes in these domains:
5085     !2 = !{!2, !0}
5086     !3 = !{!3, !0}
5087     !4 = !{!4, !1}
5089     ; Some scope lists:
5090     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
5091     !6 = !{!4, !3, !2}
5092     !7 = !{!3}
5094     ; These two instructions don't alias:
5095     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
5096     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
5098     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
5099     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
5100     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
5101     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
5103     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
5104     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
5105     ; !alias.scope list):
5106     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
5107     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
5109 '``fpmath``' Metadata
5110 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5112 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating-point
5113 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
5114 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
5115 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
5116 it. ULP is defined as follows:
5118     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
5119     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
5120     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
5121     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
5122     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
5124 The metadata node shall consist of a single positive float type number
5125 representing the maximum relative error, for example:
5127 .. code-block:: llvm
5129     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
5131 .. _range-metadata:
5133 '``range``' Metadata
5134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5136 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
5137 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
5138 returned by the called function at this call site is in. If the loaded or
5139 returned value is not in the specified range, the behavior is undefined. The
5140 ranges are represented with a flattened list of integers. The loaded value or
5141 the value returned is known to be in the union of the ranges defined by each
5142 consecutive pair. Each pair has the following properties:
5144 -  The type must match the type loaded by the instruction.
5145 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
5146 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
5147 -  The range is allowed to wrap.
5148 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
5149    ``a!=b``.
5151 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
5152 they must be non-contiguous.
5154 Examples:
5156 .. code-block:: llvm
5158       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
5159       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
5160       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
5161       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
5162              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
5163     ...
5164     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
5165     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
5166     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
5167     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
5169 '``absolute_symbol``' Metadata
5170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5172 ``absolute_symbol`` metadata may be attached to a global variable
5173 declaration. It marks the declaration as a reference to an absolute symbol,
5174 which causes the backend to use absolute relocations for the symbol even
5175 in position independent code, and expresses the possible ranges that the
5176 global variable's *address* (not its value) is in, in the same format as
5177 ``range`` metadata, with the extension that the pair ``all-ones,all-ones``
5178 may be used to represent the full set.
5180 Example (assuming 64-bit pointers):
5182 .. code-block:: llvm
5184       @a = external global i8, !absolute_symbol !0 ; Absolute symbol in range [0,256)
5185       @b = external global i8, !absolute_symbol !1 ; Absolute symbol in range [0,2^64)
5187     ...
5188     !0 = !{ i64 0, i64 256 }
5189     !1 = !{ i64 -1, i64 -1 }
5191 '``callees``' Metadata
5192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5194 ``callees`` metadata may be attached to indirect call sites. If ``callees``
5195 metadata is attached to a call site, and any callee is not among the set of
5196 functions provided by the metadata, the behavior is undefined. The intent of
5197 this metadata is to facilitate optimizations such as indirect-call promotion.
5198 For example, in the code below, the call instruction may only target the
5199 ``add`` or ``sub`` functions:
5201 .. code-block:: llvm
5203     %result = call i64 %binop(i64 %x, i64 %y), !callees !0
5205     ...
5206     !0 = !{i64 (i64, i64)* @add, i64 (i64, i64)* @sub}
5208 '``callback``' Metadata
5209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5211 ``callback`` metadata may be attached to a function declaration, or definition.
5212 (Call sites are excluded only due to the lack of a use case.) For ease of
5213 exposition, we'll refer to the function annotated w/ metadata as a broker
5214 function. The metadata describes how the arguments of a call to the broker are
5215 in turn passed to the callback function specified by the metadata. Thus, the
5216 ``callback`` metadata provides a partial description of a call site inside the
5217 broker function with regards to the arguments of a call to the broker. The only
5218 semantic restriction on the broker function itself is that it is not allowed to
5219 inspect or modify arguments referenced in the ``callback`` metadata as
5220 pass-through to the callback function.
5222 The broker is not required to actually invoke the callback function at runtime.
5223 However, the assumptions about not inspecting or modifying arguments that would
5224 be passed to the specified callback function still hold, even if the callback
5225 function is not dynamically invoked. The broker is allowed to invoke the
5226 callback function more than once per invocation of the broker. The broker is
5227 also allowed to invoke (directly or indirectly) the function passed as a
5228 callback through another use. Finally, the broker is also allowed to relay the
5229 callback callee invocation to a different thread.
5231 The metadata is structured as follows: At the outer level, ``callback``
5232 metadata is a list of ``callback`` encodings. Each encoding starts with a
5233 constant ``i64`` which describes the argument position of the callback function
5234 in the call to the broker. The following elements, except the last, describe
5235 what arguments are passed to the callback function. Each element is again an
5236 ``i64`` constant identifying the argument of the broker that is passed through,
5237 or ``i64 -1`` to indicate an unknown or inspected argument. The order in which
5238 they are listed has to be the same in which they are passed to the callback
5239 callee. The last element of the encoding is a boolean which specifies how
5240 variadic arguments of the broker are handled. If it is true, all variadic
5241 arguments of the broker are passed through to the callback function *after* the
5242 arguments encoded explicitly before.
5244 In the code below, the ``pthread_create`` function is marked as a broker
5245 through the ``!callback !1`` metadata. In the example, there is only one
5246 callback encoding, namely ``!2``, associated with the broker. This encoding
5247 identifies the callback function as the second argument of the broker (``i64
5248 2``) and the sole argument of the callback function as the third one of the
5249 broker function (``i64 3``).
5251 .. FIXME why does the llvm-sphinx-docs builder give a highlighting
5252    error if the below is set to highlight as 'llvm', despite that we
5253    have misc.highlighting_failure set?
5255 .. code-block:: text
5257     declare !callback !1 dso_local i32 @pthread_create(i64*, %union.pthread_attr_t*, i8* (i8*)*, i8*)
5259     ...
5260     !2 = !{i64 2, i64 3, i1 false}
5261     !1 = !{!2}
5263 Another example is shown below. The callback callee is the second argument of
5264 the ``__kmpc_fork_call`` function (``i64 2``). The callee is given two unknown
5265 values (each identified by a ``i64 -1``) and afterwards all
5266 variadic arguments that are passed to the ``__kmpc_fork_call`` call (due to the
5267 final ``i1 true``).
5269 .. FIXME why does the llvm-sphinx-docs builder give a highlighting
5270    error if the below is set to highlight as 'llvm', despite that we
5271    have misc.highlighting_failure set?
5273 .. code-block:: text
5275     declare !callback !0 dso_local void @__kmpc_fork_call(%struct.ident_t*, i32, void (i32*, i32*, ...)*, ...)
5277     ...
5278     !1 = !{i64 2, i64 -1, i64 -1, i1 true}
5279     !0 = !{!1}
5282 '``unpredictable``' Metadata
5283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5285 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
5286 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
5287 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
5288 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
5289 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
5290 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
5292 .. _llvm.loop:
5294 '``llvm.loop``'
5295 ^^^^^^^^^^^^^^^
5297 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
5298 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
5299 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
5300 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
5301 specified with the name ``llvm.loop``.
5303 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
5304 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
5305 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
5306 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
5307 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
5308 constructs:
5310 .. code-block:: llvm
5312     !0 = !{!0}
5313     !1 = !{!1}
5315 The loop identifier metadata can be used to specify additional
5316 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
5317 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
5318 suggests an unroll factor to the loop unroller:
5320 .. code-block:: llvm
5322       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
5323     ...
5324     !0 = !{!0, !1}
5325     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5327 '``llvm.loop.disable_nonforced``'
5328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5330 This metadata disables all optional loop transformations unless
5331 explicitly instructed using other transformation metdata such as
5332 ``llvm.loop.unroll.enable``. That is, no heuristic will try to determine
5333 whether a transformation is profitable. The purpose is to avoid that the
5334 loop is transformed to a different loop before an explicitly requested
5335 (forced) transformation is applied. For instance, loop fusion can make
5336 other transformations impossible. Mandatory loop canonicalizations such
5337 as loop rotation are still applied.
5339 It is recommended to use this metadata in addition to any llvm.loop.*
5340 transformation directive. Also, any loop should have at most one
5341 directive applied to it (and a sequence of transformations built using
5342 followup-attributes). Otherwise, which transformation will be applied
5343 depends on implementation details such as the pass pipeline order.
5345 See :ref:`transformation-metadata` for details.
5347 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
5348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5350 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
5351 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
5352 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
5353 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
5354 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
5355 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
5356 it believes it is safe to do so. The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata
5357 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
5358 in determining the safety of these transformations.
5360 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
5361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5363 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
5364 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
5365 second operand is an integer specifying the interleave count. For
5366 example:
5368 .. code-block:: llvm
5370    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
5372 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
5373 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
5374 then the interleave count will be determined automatically.
5376 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
5377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5379 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
5380 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
5381 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
5382 0 disables vectorization:
5384 .. code-block:: llvm
5386    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
5387    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
5389 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
5390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5392 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
5393 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
5394 operand is an integer specifying the width. For example:
5396 .. code-block:: llvm
5398    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
5400 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
5401 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
5402 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
5403 determined automatically.
5405 '``llvm.loop.vectorize.followup_vectorized``' Metadata
5406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5408 This metadata defines which loop attributes the vectorized loop will
5409 have. See :ref:`transformation-metadata` for details.
5411 '``llvm.loop.vectorize.followup_epilogue``' Metadata
5412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5414 This metadata defines which loop attributes the epilogue will have. The
5415 epilogue is not vectorized and is executed when either the vectorized
5416 loop is not known to preserve semantics (because e.g., it processes two
5417 arrays that are found to alias by a runtime check) or for the last
5418 iterations that do not fill a complete set of vector lanes. See
5419 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5421 '``llvm.loop.vectorize.followup_all``' Metadata
5422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5424 Attributes in the metadata will be added to both the vectorized and
5425 epilogue loop.
5426 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5428 '``llvm.loop.unroll``'
5429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5431 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
5432 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
5433 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5434 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
5435 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
5436 optimizer believes it is safe to do so.
5438 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
5439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5441 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
5442 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
5443 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
5444 example:
5446 .. code-block:: llvm
5448    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5450 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5451 will be partially unrolled.
5453 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
5454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5456 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
5457 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
5459 .. code-block:: llvm
5461    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
5463 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
5464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5466 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
5467 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
5469 .. code-block:: llvm
5471    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
5473 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
5474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5476 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
5477 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
5478 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
5479 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
5481 .. code-block:: llvm
5483    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
5485 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
5486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5488 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
5489 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
5490 For example:
5492 .. code-block:: llvm
5494    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
5496 '``llvm.loop.unroll.followup``' Metadata
5497 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5499 This metadata defines which loop attributes the unrolled loop will have.
5500 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5502 '``llvm.loop.unroll.followup_remainder``' Metadata
5503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5505 This metadata defines which loop attributes the remainder loop after
5506 partial/runtime unrolling will have. See
5507 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5509 '``llvm.loop.unroll_and_jam``'
5510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5512 This metadata is treated very similarly to the ``llvm.loop.unroll`` metadata
5513 above, but affect the unroll and jam pass. In addition any loop with
5514 ``llvm.loop.unroll`` metadata but no ``llvm.loop.unroll_and_jam`` metadata will
5515 disable unroll and jam (so ``llvm.loop.unroll`` metadata will be left to the
5516 unroller, plus ``llvm.loop.unroll.disable`` metadata will disable unroll and jam
5517 too.)
5519 The metadata for unroll and jam otherwise is the same as for ``unroll``.
5520 ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``, ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable`` and
5521 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` do the same as for unroll.
5522 ``llvm.loop.unroll_and_jam.full`` is not supported. Again these are only hints
5523 and the normal safety checks will still be performed.
5525 '``llvm.loop.unroll_and_jam.count``' Metadata
5526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5528 This metadata suggests an unroll and jam factor to use, similarly to
5529 ``llvm.loop.unroll.count``. The first operand is the string
5530 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` and the second operand is a positive integer
5531 specifying the unroll factor. For example:
5533 .. code-block:: llvm
5535    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.count", i32 4}
5537 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5538 will be partially unroll and jammed.
5540 '``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``' Metadata
5541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5543 This metadata disables loop unroll and jamming. The metadata has a single
5544 operand which is the string ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``. For example:
5546 .. code-block:: llvm
5548    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.disable"}
5550 '``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``' Metadata
5551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5553 This metadata suggests that the loop should be fully unroll and jammed if the
5554 trip count is known at compile time and partially unrolled if the trip count is
5555 not known at compile time. The metadata has a single operand which is the
5556 string ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``.  For example:
5558 .. code-block:: llvm
5560    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.enable"}
5562 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_outer``' Metadata
5563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5565 This metadata defines which loop attributes the outer unrolled loop will
5566 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5567 details.
5569 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_inner``' Metadata
5570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5572 This metadata defines which loop attributes the inner jammed loop will
5573 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5574 details.
5576 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_outer``' Metadata
5577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5579 This metadata defines which attributes the epilogue of the outer loop
5580 will have. This loop is usually unrolled, meaning there is no such
5581 loop. This attribute will be ignored in this case. See
5582 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5584 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_inner``' Metadata
5585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5587 This metadata defines which attributes the inner loop of the epilogue
5588 will have. The outer epilogue will usually be unrolled, meaning there
5589 can be multiple inner remainder loops. See
5590 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5592 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_all``' Metadata
5593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5595 Attributes specified in the metadata is added to all
5596 ``llvm.loop.unroll_and_jam.*`` loops. See
5597 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5599 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
5600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5602 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
5603 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
5604 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
5606 .. code-block:: llvm
5608    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
5610 '``llvm.loop.distribute.enable``' Metadata
5611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5613 Loop distribution allows splitting a loop into multiple loops.  Currently,
5614 this is only performed if the entire loop cannot be vectorized due to unsafe
5615 memory dependencies.  The transformation will attempt to isolate the unsafe
5616 dependencies into their own loop.
5618 This metadata can be used to selectively enable or disable distribution of the
5619 loop.  The first operand is the string ``llvm.loop.distribute.enable`` and the
5620 second operand is a bit. If the bit operand value is 1 distribution is
5621 enabled. A value of 0 disables distribution:
5623 .. code-block:: llvm
5625    !0 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 0}
5626    !1 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 1}
5628 This metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5629 identification metadata.
5631 '``llvm.loop.distribute.followup_coincident``' Metadata
5632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5634 This metadata defines which attributes extracted loops with no cyclic
5635 dependencies will have (i.e. can be vectorized). See
5636 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5638 '``llvm.loop.distribute.followup_sequential``' Metadata
5639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5641 This metadata defines which attributes the isolated loops with unsafe
5642 memory dependencies will have. See
5643 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5645 '``llvm.loop.distribute.followup_fallback``' Metadata
5646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5648 If loop versioning is necessary, this metadata defined the attributes
5649 the non-distributed fallback version will have. See
5650 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5652 '``llvm.loop.distribute.followup_all``' Metadata
5653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5655 Thes attributes in this metdata is added to all followup loops of the
5656 loop distribution pass. See
5657 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5659 '``llvm.access.group``' Metadata
5660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5662 ``llvm.access.group`` metadata can be attached to any instruction that
5663 potentially accesses memory. It can point to a single distinct metadata
5664 node, which we call access group. This node represents all memory access
5665 instructions referring to it via ``llvm.access.group``. When an
5666 instruction belongs to multiple access groups, it can also point to a
5667 list of accesses groups, illustrated by the following example.
5669 .. code-block:: llvm
5671    %val = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !0
5672    ...
5673    !0 = !{!1, !2}
5674    !1 = distinct !{}
5675    !2 = distinct !{}
5677 It is illegal for the list node to be empty since it might be confused
5678 with an access group.
5680 The access group metadata node must be 'distinct' to avoid collapsing
5681 multiple access groups by content. A access group metadata node must
5682 always be empty which can be used to distinguish an access group
5683 metadata node from a list of access groups. Being empty avoids the
5684 situation that the content must be updated which, because metadata is
5685 immutable by design, would required finding and updating all references
5686 to the access group node.
5688 The access group can be used to refer to a memory access instruction
5689 without pointing to it directly (which is not possible in global
5690 metadata). Currently, the only metadata making use of it is
5691 ``llvm.loop.parallel_accesses``.
5693 '``llvm.loop.parallel_accesses``' Metadata
5694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5696 The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata refers to one or more
5697 access group metadata nodes (see ``llvm.access.group``). It denotes that
5698 no loop-carried memory dependence exist between it and other instructions
5699 in the loop with this metadata.
5701 Let ``m1`` and ``m2`` be two instructions that both have the
5702 ``llvm.access.group`` metadata to the access group ``g1``, respectively
5703 ``g2`` (which might be identical). If a loop contains both access groups
5704 in its ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata, then the compiler can
5705 assume that there is no dependency between ``m1`` and ``m2`` carried by
5706 this loop. Instructions that belong to multiple access groups are
5707 considered having this property if at least one of the access groups
5708 matches the ``llvm.loop.parallel_accesses`` list.
5710 If all memory-accessing instructions in a loop have
5711 ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata that refers to that loop, then the
5712 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a
5713 parallel loop.
5715 Note that if not all memory access instructions belong to an access
5716 group referred to by ``llvm.loop.parallel_accesses``, then the loop must
5717 not be considered trivially parallel. Additional
5718 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
5719 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
5720 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
5721 insert new memory instructions into the loop body).
5723 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
5724 both ``llvm.access.group`` and ``llvm.loop.parallel_accesses``
5725 metadata types.
5727 .. code-block:: llvm
5729    for.body:
5730      ...
5731      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !1
5732      ...
5733      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !1
5734      ...
5735      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
5737    for.end:
5738    ...
5739    !0 = distinct !{!0, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !1}}
5740    !1 = distinct !{}
5742 It is also possible to have nested parallel loops:
5744 .. code-block:: llvm
5746    outer.for.body:
5747      ...
5748      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.access.group !4
5749      ...
5750      br label %inner.for.body
5752    inner.for.body:
5753      ...
5754      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !3
5755      ...
5756      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.access.group !3
5757      ...
5758      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
5760    inner.for.end:
5761      ...
5762      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.access.group !4
5763      ...
5764      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
5766    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
5767    ...
5768    !1 = distinct !{!1, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3}}     ; metadata for the inner loop
5769    !2 = distinct !{!2, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3, !4}} ; metadata for the outer loop
5770    !3 = distinct !{} ; access group for instructions in the inner loop (which are implicitly contained in outer loop as well)
5771    !4 = distinct !{} ; access group for instructions in the outer, but not the inner loop
5773 '``irr_loop``' Metadata
5774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5776 ``irr_loop`` metadata may be attached to the terminator instruction of a basic
5777 block that's an irreducible loop header (note that an irreducible loop has more
5778 than once header basic blocks.) If ``irr_loop`` metadata is attached to the
5779 terminator instruction of a basic block that is not really an irreducible loop
5780 header, the behavior is undefined. The intent of this metadata is to improve the
5781 accuracy of the block frequency propagation. For example, in the code below, the
5782 block ``header0`` may have a loop header weight (relative to the other headers of
5783 the irreducible loop) of 100:
5785 .. code-block:: llvm
5787     header0:
5788     ...
5789     br i1 %cmp, label %t1, label %t2, !irr_loop !0
5791     ...
5792     !0 = !{"loop_header_weight", i64 100}
5794 Irreducible loop header weights are typically based on profile data.
5796 '``invariant.group``' Metadata
5797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5799 The experimental ``invariant.group`` metadata may be attached to
5800 ``load``/``store`` instructions referencing a single metadata with no entries.
5801 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells
5802 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand
5803 can be assumed to load or store the same
5804 value (but see the ``llvm.launder.invariant.group`` intrinsic which affects
5805 when two pointers are considered the same). Pointers returned by bitcast or
5806 getelementptr with only zero indices are considered the same.
5808 Examples:
5810 .. code-block:: llvm
5812    @unknownPtr = external global i8
5813    ...
5814    %ptr = alloca i8
5815    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
5816    call void @foo(i8* %ptr)
5818    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
5819    call void @foo(i8* %ptr)
5821    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr)
5822    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
5824    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
5825    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
5827    call void @foo(i8* %ptr)
5828    %newPtr2 = call i8* @llvm.launder.invariant.group(i8* %ptr)
5829    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through launder.invariant.group to get value of %ptr
5831    ...
5832    declare void @foo(i8*)
5833    declare i8* @getPointer(i8*)
5834    declare i8* @llvm.launder.invariant.group(i8*)
5836    !0 = !{}
5838 The invariant.group metadata must be dropped when replacing one pointer by
5839 another based on aliasing information. This is because invariant.group is tied
5840 to the SSA value of the pointer operand.
5842 .. code-block:: llvm
5844   %v = load i8, i8* %x, !invariant.group !0
5845   ; if %x mustalias %y then we can replace the above instruction with
5846   %v = load i8, i8* %y
5848 Note that this is an experimental feature, which means that its semantics might
5849 change in the future.
5851 '``type``' Metadata
5852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5854 See :doc:`TypeMetadata`.
5856 '``associated``' Metadata
5857 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5859 The ``associated`` metadata may be attached to a global object
5860 declaration with a single argument that references another global object.
5862 This metadata prevents discarding of the global object in linker GC
5863 unless the referenced object is also discarded. The linker support for
5864 this feature is spotty. For best compatibility, globals carrying this
5865 metadata may also:
5867 - Be in a comdat with the referenced global.
5868 - Be in @llvm.compiler.used.
5869 - Have an explicit section with a name which is a valid C identifier.
5871 It does not have any effect on non-ELF targets.
5873 Example:
5875 .. code-block:: text
5877     $a = comdat any
5878     @a = global i32 1, comdat $a
5879     @b = internal global i32 2, comdat $a, section "abc", !associated !0
5880     !0 = !{i32* @a}
5883 '``prof``' Metadata
5884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5886 The ``prof`` metadata is used to record profile data in the IR.
5887 The first operand of the metadata node indicates the profile metadata
5888 type. There are currently 3 types:
5889 :ref:`branch_weights<prof_node_branch_weights>`,
5890 :ref:`function_entry_count<prof_node_function_entry_count>`, and
5891 :ref:`VP<prof_node_VP>`.
5893 .. _prof_node_branch_weights:
5895 branch_weights
5896 """"""""""""""
5898 Branch weight metadata attached to a branch, select, switch or call instruction
5899 represents the likeliness of the associated branch being taken.
5900 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5902 .. _prof_node_function_entry_count:
5904 function_entry_count
5905 """"""""""""""""""""
5907 Function entry count metadata can be attached to function definitions
5908 to record the number of times the function is called. Used with BFI
5909 information, it is also used to derive the basic block profile count.
5910 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5912 .. _prof_node_VP:
5917 VP (value profile) metadata can be attached to instructions that have
5918 value profile information. Currently this is indirect calls (where it
5919 records the hottest callees) and calls to memory intrinsics such as memcpy,
5920 memmove, and memset (where it records the hottest byte lengths).
5922 Each VP metadata node contains "VP" string, then a uint32_t value for the value
5923 profiling kind, a uint64_t value for the total number of times the instruction
5924 is executed, followed by uint64_t value and execution count pairs.
5925 The value profiling kind is 0 for indirect call targets and 1 for memory
5926 operations. For indirect call targets, each profile value is a hash
5927 of the callee function name, and for memory operations each value is the
5928 byte length.
5930 Note that the value counts do not need to add up to the total count
5931 listed in the third operand (in practice only the top hottest values
5932 are tracked and reported).
5934 Indirect call example:
5936 .. code-block:: llvm
5938     call void %f(), !prof !1
5939     !1 = !{!"VP", i32 0, i64 1600, i64 7651369219802541373, i64 1030, i64 -4377547752858689819, i64 410}
5941 Note that the VP type is 0 (the second operand), which indicates this is
5942 an indirect call value profile data. The third operand indicates that the
5943 indirect call executed 1600 times. The 4th and 6th operands give the
5944 hashes of the 2 hottest target functions' names (this is the same hash used
5945 to represent function names in the profile database), and the 5th and 7th
5946 operands give the execution count that each of the respective prior target
5947 functions was called.
5949 Module Flags Metadata
5950 =====================
5952 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
5953 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
5954 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
5955 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
5956 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
5957 look it up.
5959 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
5960 Each triplet has the following form:
5962 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
5963    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
5964    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
5965    described below.
5966 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
5967    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
5968    including entries with the **Require** behavior).
5969 -  The third element is the value of the flag.
5971 When two (or more) modules are merged together, the resulting
5972 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
5973 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
5974 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
5975 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
5976 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
5978 The following behaviors are supported:
5980 .. list-table::
5981    :header-rows: 1
5982    :widths: 10 90
5984    * - Value
5985      - Behavior
5987    * - 1
5988      - **Error**
5989            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
5990            is that of the operands.
5992    * - 2
5993      - **Warning**
5994            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
5995            operand for the flag from the first module being linked.
5997    * - 3
5998      - **Require**
5999            Adds a requirement that another module flag be present and have a
6000            specified value after linking is performed. The value must be a
6001            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
6002            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
6003            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
6004            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
6005            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
6007    * - 4
6008      - **Override**
6009            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
6010            other module. If both modules specify **Override**, but the values
6011            differ, an error will be emitted.
6013    * - 5
6014      - **Append**
6015            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
6017    * - 6
6018      - **AppendUnique**
6019            Appends the two values, which are required to be metadata
6020            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
6021            during the append operation.
6023    * - 7
6024      - **Max**
6025            Takes the max of the two values, which are required to be integers.
6027 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
6028 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
6029 value) or **Override**.
6031 An example of module flags:
6033 .. code-block:: llvm
6035     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
6036     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
6037     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
6038     !3 = !{ i32 3, !"qux",
6039       !{
6040         !"foo", i32 1
6041       }
6042     }
6043     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
6045 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
6046    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
6047    values are not equal.
6049 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
6050    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
6051    '37'.
6053 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
6054    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
6055    warning if their values are not equal.
6057 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
6059    ::
6061        !{ !"foo", i32 1 }
6063    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
6064    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
6065    performed.
6067 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
6068 ----------------------------------------------------
6070 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
6071 collection in a special section called "image info". The metadata
6072 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
6073 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
6074 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
6075 be merged rather than appended together.
6077 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
6078 following key-value pairs:
6080 .. list-table::
6081    :header-rows: 1
6082    :widths: 30 70
6084    * - Key
6085      - Value
6087    * - ``Objective-C Version``
6088      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
6090    * - ``Objective-C Image Info Version``
6091      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
6092        always 0.
6094    * - ``Objective-C Image Info Section``
6095      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
6096        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
6097        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
6098        Objective-C ABI version 2.
6100    * - ``Objective-C Garbage Collection``
6101      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
6102        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
6103        collection supported.
6105    * - ``Objective-C GC Only``
6106      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
6107        If present, its value must be 6. This flag requires that the
6108        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
6110 Some important flag interactions:
6112 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
6113    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
6114    2, then the resulting module has the
6115    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
6116 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
6117    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
6119 C type width Module Flags Metadata
6120 ----------------------------------
6122 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
6123 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
6124 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
6125 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
6126 width.
6128 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
6129 flags metadata, using the following key-value pairs:
6131 .. list-table::
6132    :header-rows: 1
6133    :widths: 30 70
6135    * - Key
6136      - Value
6138    * - short_wchar
6139      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
6140        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
6142    * - short_enum
6143      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
6144        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
6145          represent all of its values.
6147 For example, the following metadata section specifies that the module was
6148 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
6149 enum is the smallest type which can represent all of its values::
6151     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
6152     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
6153     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
6155 Automatic Linker Flags Named Metadata
6156 =====================================
6158 Some targets support embedding of flags to the linker inside individual object
6159 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
6160 allow source files to contain linker command line options, and have these
6161 automatically be transmitted to the linker via object files.
6163 These flags are encoded in the IR using named metadata with the name
6164 ``!llvm.linker.options``. Each operand is expected to be a metadata node
6165 which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
6166 list of metadata strings defining linker options.
6168 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
6169 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
6170 framework::
6172     !0 = !{ !"-lz" }
6173     !1 = !{ !"-framework", !"Cocoa" }
6174     !llvm.linker.options = !{ !0, !1 }
6176 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
6177 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
6178 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
6179 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
6180 assembly writer or object file emitter.
6182 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
6183 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
6184 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
6186 Dependent Libs Named Metadata
6187 =============================
6189 Some targets support embedding of strings into object files to indicate
6190 a set of libraries to add to the link. Typically this is used in conjunction
6191 with language extensions which allow source files to explicitly declare the
6192 libraries they depend on, and have these automatically be transmitted to the
6193 linker via object files.
6195 The list is encoded in the IR using named metadata with the name
6196 ``!llvm.dependent-libraries``. Each operand is expected to be a metadata node
6197 which should contain a single string operand.
6199 For example, the following metadata section contains two library specfiers::
6201     !0 = !{!"a library specifier"}
6202     !1 = !{!"another library specifier"}
6203     !llvm.dependent-libraries = !{ !0, !1 }
6205 Each library specifier will be handled independently by the consuming linker.
6206 The effect of the library specifiers are defined by the consuming linker.
6208 .. _summary:
6210 ThinLTO Summary
6211 ===============
6213 Compiling with `ThinLTO <https://clang.llvm.org/docs/ThinLTO.html>`_
6214 causes the building of a compact summary of the module that is emitted into
6215 the bitcode. The summary is emitted into the LLVM assembly and identified
6216 in syntax by a caret ('``^``').
6218 The summary is parsed into a bitcode output, along with the Module
6219 IR, via the "``llvm-as``" tool. Tools that parse the Module IR for the purposes
6220 of optimization (e.g. "``clang -x ir``" and "``opt``"), will ignore the
6221 summary entries (just as they currently ignore summary entries in a bitcode
6222 input file).
6224 Eventually, the summary will be parsed into a ModuleSummaryIndex object under
6225 the same conditions where summary index is currently built from bitcode.
6226 Specifically, tools that test the Thin Link portion of a ThinLTO compile
6227 (i.e. llvm-lto and llvm-lto2), or when parsing a combined index
6228 for a distributed ThinLTO backend via clang's "``-fthinlto-index=<>``" flag
6229 (this part is not yet implemented, use llvm-as to create a bitcode object
6230 before feeding into thin link tools for now).
6232 There are currently 3 types of summary entries in the LLVM assembly:
6233 :ref:`module paths<module_path_summary>`,
6234 :ref:`global values<gv_summary>`, and
6235 :ref:`type identifiers<typeid_summary>`.
6237 .. _module_path_summary:
6239 Module Path Summary Entry
6240 -------------------------
6242 Each module path summary entry lists a module containing global values included
6243 in the summary. For a single IR module there will be one such entry, but
6244 in a combined summary index produced during the thin link, there will be
6245 one module path entry per linked module with summary.
6247 Example:
6249 .. code-block:: text
6251     ^0 = module: (path: "/path/to/file.o", hash: (2468601609, 1329373163, 1565878005, 638838075, 3148790418))
6253 The ``path`` field is a string path to the bitcode file, and the ``hash``
6254 field is the 160-bit SHA-1 hash of the IR bitcode contents, used for
6255 incremental builds and caching.
6257 .. _gv_summary:
6259 Global Value Summary Entry
6260 --------------------------
6262 Each global value summary entry corresponds to a global value defined or
6263 referenced by a summarized module.
6265 Example:
6267 .. code-block:: text
6269     ^4 = gv: (name: "f"[, summaries: (Summary)[, (Summary)]*]?) ; guid = 14740650423002898831
6271 For declarations, there will not be a summary list. For definitions, a
6272 global value will contain a list of summaries, one per module containing
6273 a definition. There can be multiple entries in a combined summary index
6274 for symbols with weak linkage.
6276 Each ``Summary`` format will depend on whether the global value is a
6277 :ref:`function<function_summary>`, :ref:`variable<variable_summary>`, or
6278 :ref:`alias<alias_summary>`.
6280 .. _function_summary:
6282 Function Summary
6283 ^^^^^^^^^^^^^^^^
6285 If the global value is a function, the ``Summary`` entry will look like:
6287 .. code-block:: text
6289     function: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), insts: 2[, FuncFlags]?[, Calls]?[, TypeIdInfo]?[, Refs]?
6291 The ``module`` field includes the summary entry id for the module containing
6292 this definition, and the ``flags`` field contains information such as
6293 the linkage type, a flag indicating whether it is legal to import the
6294 definition, whether it is globally live and whether the linker resolved it
6295 to a local definition (the latter two are populated during the thin link).
6296 The ``insts`` field contains the number of IR instructions in the function.
6297 Finally, there are several optional fields: :ref:`FuncFlags<funcflags_summary>`,
6298 :ref:`Calls<calls_summary>`, :ref:`TypeIdInfo<typeidinfo_summary>`,
6299 :ref:`Refs<refs_summary>`.
6301 .. _variable_summary:
6303 Global Variable Summary
6304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6306 If the global value is a variable, the ``Summary`` entry will look like:
6308 .. code-block:: text
6310     variable: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0)[, Refs]?
6312 The variable entry contains a subset of the fields in a
6313 :ref:`function summary <function_summary>`, see the descriptions there.
6315 .. _alias_summary:
6317 Alias Summary
6318 ^^^^^^^^^^^^^
6320 If the global value is an alias, the ``Summary`` entry will look like:
6322 .. code-block:: text
6324     alias: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), aliasee: ^2)
6326 The ``module`` and ``flags`` fields are as described for a
6327 :ref:`function summary <function_summary>`. The ``aliasee`` field
6328 contains a reference to the global value summary entry of the aliasee.
6330 .. _funcflags_summary:
6332 Function Flags
6333 ^^^^^^^^^^^^^^
6335 The optional ``FuncFlags`` field looks like:
6337 .. code-block:: text
6339     funcFlags: (readNone: 0, readOnly: 0, noRecurse: 0, returnDoesNotAlias: 0)
6341 If unspecified, flags are assumed to hold the conservative ``false`` value of
6342 ``0``.
6344 .. _calls_summary:
6346 Calls
6347 ^^^^^
6349 The optional ``Calls`` field looks like:
6351 .. code-block:: text
6353     calls: ((Callee)[, (Callee)]*)
6355 where each ``Callee`` looks like:
6357 .. code-block:: text
6359     callee: ^1[, hotness: None]?[, relbf: 0]?
6361 The ``callee`` refers to the summary entry id of the callee. At most one
6362 of ``hotness`` (which can take the values ``Unknown``, ``Cold``, ``None``,
6363 ``Hot``, and ``Critical``), and ``relbf`` (which holds the integer
6364 branch frequency relative to the entry frequency, scaled down by 2^8)
6365 may be specified. The defaults are ``Unknown`` and ``0``, respectively.
6367 .. _refs_summary:
6369 Refs
6370 ^^^^
6372 The optional ``Refs`` field looks like:
6374 .. code-block:: text
6376     refs: ((Ref)[, (Ref)]*)
6378 where each ``Ref`` contains a reference to the summary id of the referenced
6379 value (e.g. ``^1``).
6381 .. _typeidinfo_summary:
6383 TypeIdInfo
6384 ^^^^^^^^^^
6386 The optional ``TypeIdInfo`` field, used for
6387 `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6388 looks like:
6390 .. code-block:: text
6392     typeIdInfo: [(TypeTests)]?[, (TypeTestAssumeVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadVCalls)]?[, (TypeTestAssumeConstVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadConstVCalls)]?
6394 These optional fields have the following forms:
6396 TypeTests
6397 """""""""
6399 .. code-block:: text
6401     typeTests: (TypeIdRef[, TypeIdRef]*)
6403 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6404 by summary id or ``GUID``.
6406 TypeTestAssumeVCalls
6407 """"""""""""""""""""
6409 .. code-block:: text
6411     typeTestAssumeVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6413 Where each VFuncId has the format:
6415 .. code-block:: text
6417     vFuncId: (TypeIdRef, offset: 16)
6419 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6420 by summary id or ``GUID`` preceeded by a ``guid:`` tag.
6422 TypeCheckedLoadVCalls
6423 """""""""""""""""""""
6425 .. code-block:: text
6427     typeCheckedLoadVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6429 Where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``.
6431 TypeTestAssumeConstVCalls
6432 """""""""""""""""""""""""
6434 .. code-block:: text
6436     typeTestAssumeConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6438 Where each ConstVCall has the format:
6440 .. code-block:: text
6442     (VFuncId, args: (Arg[, Arg]*))
6444 and where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``,
6445 and each Arg is an integer argument number.
6447 TypeCheckedLoadConstVCalls
6448 """"""""""""""""""""""""""
6450 .. code-block:: text
6452     typeCheckedLoadConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6454 Where each ConstVCall has the format described for
6455 ``TypeTestAssumeConstVCalls``.
6457 .. _typeid_summary:
6459 Type ID Summary Entry
6460 ---------------------
6462 Each type id summary entry corresponds to a type identifier resolution
6463 which is generated during the LTO link portion of the compile when building
6464 with `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6465 so these are only present in a combined summary index.
6467 Example:
6469 .. code-block:: text
6471     ^4 = typeid: (name: "_ZTS1A", summary: (typeTestRes: (kind: allOnes, sizeM1BitWidth: 7[, alignLog2: 0]?[, sizeM1: 0]?[, bitMask: 0]?[, inlineBits: 0]?)[, WpdResolutions]?)) ; guid = 7004155349499253778
6473 The ``typeTestRes`` gives the type test resolution ``kind`` (which may
6474 be ``unsat``, ``byteArray``, ``inline``, ``single``, or ``allOnes``), and
6475 the ``size-1`` bit width. It is followed by optional flags, which default to 0,
6476 and an optional WpdResolutions (whole program devirtualization resolution)
6477 field that looks like:
6479 .. code-block:: text
6481     wpdResolutions: ((offset: 0, WpdRes)[, (offset: 1, WpdRes)]*
6483 where each entry is a mapping from the given byte offset to the whole-program
6484 devirtualization resolution WpdRes, that has one of the following formats:
6486 .. code-block:: text
6488     wpdRes: (kind: branchFunnel)
6489     wpdRes: (kind: singleImpl, singleImplName: "_ZN1A1nEi")
6490     wpdRes: (kind: indir)
6492 Additionally, each wpdRes has an optional ``resByArg`` field, which
6493 describes the resolutions for calls with all constant integer arguments:
6495 .. code-block:: text
6497     resByArg: (ResByArg[, ResByArg]*)
6499 where ResByArg is:
6501 .. code-block:: text
6503     args: (Arg[, Arg]*), byArg: (kind: UniformRetVal[, info: 0][, byte: 0][, bit: 0])
6505 Where the ``kind`` can be ``Indir``, ``UniformRetVal``, ``UniqueRetVal``
6506 or ``VirtualConstProp``. The ``info`` field is only used if the kind
6507 is ``UniformRetVal`` (indicates the uniform return value), or
6508 ``UniqueRetVal`` (holds the return value associated with the unique vtable
6509 (0 or 1)). The ``byte`` and ``bit`` fields are only used if the target does
6510 not support the use of absolute symbols to store constants.
6512 .. _intrinsicglobalvariables:
6514 Intrinsic Global Variables
6515 ==========================
6517 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
6518 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
6519 All globals of this sort should have a section specified as
6520 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
6521 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
6523 .. _gv_llvmused:
6525 The '``llvm.used``' Global Variable
6526 -----------------------------------
6528 The ``@llvm.used`` global is an array which has
6529 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
6530 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
6531 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
6532 use of it is:
6534 .. code-block:: llvm
6536     @X = global i8 4
6537     @Y = global i32 123
6539     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
6540        i8* @X,
6541        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
6542     ], section "llvm.metadata"
6544 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
6545 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
6546 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
6547 a variable has internal linkage and no references other than that from the
6548 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
6549 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
6550 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
6552 On some targets, the code generator must emit a directive to the
6553 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
6554 molesting the symbol.
6556 .. _gv_llvmcompilerused:
6558 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
6559 --------------------------------------------
6561 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
6562 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
6563 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
6564 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
6565 by ``@llvm.used``.
6567 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
6568 and should not be exposed to source languages.
6570 .. _gv_llvmglobalctors:
6572 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
6573 -------------------------------------------
6575 .. code-block:: llvm
6577     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6578     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
6580 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
6581 functions, priorities, and an associated global or function.
6582 The functions referenced by this array will be called in ascending order
6583 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
6584 functions with the same priority is not defined.
6586 If the third field is non-null, and points to a global variable
6587 or function, the initializer function will only run if the associated
6588 data from the current module is not discarded.
6590 .. _llvmglobaldtors:
6592 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
6593 -------------------------------------------
6595 .. code-block:: llvm
6597     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6598     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
6600 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
6601 functions, priorities, and an associated global or function.
6602 The functions referenced by this array will be called in descending
6603 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
6604 order of functions with the same priority is not defined.
6606 If the third field is non-null, and points to a global variable
6607 or function, the destructor function will only run if the associated
6608 data from the current module is not discarded.
6610 Instruction Reference
6611 =====================
6613 The LLVM instruction set consists of several different classifications
6614 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
6615 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
6616 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
6617 :ref:`other instructions <otherops>`.
6619 .. _terminators:
6621 Terminator Instructions
6622 -----------------------
6624 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
6625 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
6626 block should be executed after the current block is finished. These
6627 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
6628 control flow, not values (the one exception being the
6629 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
6631 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
6632 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
6633 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
6634 ':ref:`callbr <i_callbr>`'
6635 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
6636 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
6637 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
6638 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
6640 .. _i_ret:
6642 '``ret``' Instruction
6643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6645 Syntax:
6646 """""""
6650       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
6651       ret void                 ; Return from void function
6653 Overview:
6654 """""""""
6656 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
6657 a value) from a function back to the caller.
6659 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
6660 value and then causes control flow, and one that just causes control
6661 flow to occur.
6663 Arguments:
6664 """"""""""
6666 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
6667 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
6668 class <t_firstclass>`' type.
6670 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it has a non-void
6671 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
6672 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
6673 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
6674 value.
6676 Semantics:
6677 """"""""""
6679 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
6680 the calling function's context. If the caller is a
6681 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
6682 instruction after the call. If the caller was an
6683 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
6684 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
6685 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
6686 value.
6688 Example:
6689 """"""""
6691 .. code-block:: llvm
6693       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
6694       ret void                        ; Return from a void function
6695       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
6697 .. _i_br:
6699 '``br``' Instruction
6700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6702 Syntax:
6703 """""""
6707       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
6708       br label <dest>          ; Unconditional branch
6710 Overview:
6711 """""""""
6713 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
6714 different basic block in the current function. There are two forms of
6715 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
6716 unconditional branch.
6718 Arguments:
6719 """"""""""
6721 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
6722 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
6723 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
6725 Semantics:
6726 """"""""""
6728 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
6729 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
6730 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
6731 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
6733 Example:
6734 """"""""
6736 .. code-block:: llvm
6738     Test:
6739       %cond = icmp eq i32 %a, %b
6740       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
6741     IfEqual:
6742       ret i32 1
6743     IfUnequal:
6744       ret i32 0
6746 .. _i_switch:
6748 '``switch``' Instruction
6749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6751 Syntax:
6752 """""""
6756       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
6758 Overview:
6759 """""""""
6761 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
6762 several different places. It is a generalization of the '``br``'
6763 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
6764 destinations.
6766 Arguments:
6767 """"""""""
6769 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
6770 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
6771 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
6772 is not allowed to contain duplicate constant entries.
6774 Semantics:
6775 """"""""""
6777 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
6778 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
6779 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
6780 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
6781 to the default destination.
6783 Implementation:
6784 """""""""""""""
6786 Depending on properties of the target machine and the particular
6787 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
6788 different ways. For example, it could be generated as a series of
6789 chained conditional branches or with a lookup table.
6791 Example:
6792 """"""""
6794 .. code-block:: llvm
6796      ; Emulate a conditional br instruction
6797      %Val = zext i1 %value to i32
6798      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
6800      ; Emulate an unconditional br instruction
6801      switch i32 0, label %dest [ ]
6803      ; Implement a jump table:
6804      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
6805                                          i32 1, label %onone
6806                                          i32 2, label %ontwo ]
6808 .. _i_indirectbr:
6810 '``indirectbr``' Instruction
6811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6813 Syntax:
6814 """""""
6818       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
6820 Overview:
6821 """""""""
6823 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6824 label within the current function, whose address is specified by
6825 "``address``". Address must be derived from a
6826 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6828 Arguments:
6829 """"""""""
6831 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6832 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6833 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6834 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6836 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6837 accurate understanding of the CFG.
6839 Semantics:
6840 """"""""""
6842 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6843 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6844 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
6845 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
6847 Implementation:
6848 """""""""""""""
6850 This is typically implemented with a jump through a register.
6852 Example:
6853 """"""""
6855 .. code-block:: llvm
6857      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
6859 .. _i_invoke:
6861 '``invoke``' Instruction
6862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6864 Syntax:
6865 """""""
6869       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6870                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
6872 Overview:
6873 """""""""
6875 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
6876 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6877 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
6878 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
6879 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
6880 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
6881 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
6882 nearest "exception" label.
6884 The '``exception``' label is a `landing
6885 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
6886 '``exception``' label is required to have the
6887 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
6888 information about the behavior of the program after unwinding happens,
6889 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
6890 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
6891 instruction, so that the important information contained within the
6892 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
6894 Arguments:
6895 """"""""""
6897 This instruction requires several arguments:
6899 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6900    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6901    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6902 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6903    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6904    are valid here.
6905 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
6906    of the called function. If it is not specified, the program address space
6907    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
6908 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6909    type of the return value. Functions that return no value are marked
6910    ``void``.
6911 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
6912    argument types must match the types implied by this signature. This
6913    type can be omitted if the function is not varargs.
6914 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6915    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6916    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6917    to function value.
6918 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6919    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6920    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6921    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6922    extra arguments can be specified.
6923 #. '``normal label``': the label reached when the called function
6924    executes a '``ret``' instruction.
6925 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
6926    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
6927    mechanism.
6928 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
6929 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
6931 Semantics:
6932 """"""""""
6934 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
6935 instruction in most regards. The primary difference is that it
6936 establishes an association with a label, which is used by the runtime
6937 library to unwind the stack.
6939 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
6940 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
6941 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
6942 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
6944 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
6945 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
6946 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
6947 return value is available.
6949 Example:
6950 """"""""
6952 .. code-block:: llvm
6954       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
6955                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6956       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
6957                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6959 .. _i_callbr:
6961 '``callbr``' Instruction
6962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6964 Syntax:
6965 """""""
6969       <result> = callbr [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6970                     [operand bundles] to label <normal label> or jump [other labels]
6972 Overview:
6973 """""""""
6975 The '``callbr``' instruction causes control to transfer to a specified
6976 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6977 '``normal``' label or one of the '``other``' labels.
6979 This instruction should only be used to implement the "goto" feature of gcc
6980 style inline assembly. Any other usage is an error in the IR verifier.
6982 Arguments:
6983 """"""""""
6985 This instruction requires several arguments:
6987 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6988    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6989    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6990 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6991    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6992    are valid here.
6993 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
6994    of the called function. If it is not specified, the program address space
6995    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
6996 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6997    type of the return value. Functions that return no value are marked
6998    ``void``.
6999 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
7000    argument types must match the types implied by this signature. This
7001    type can be omitted if the function is not varargs.
7002 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7003    be called. In most cases, this is a direct function call, but
7004    indirect ``callbr``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7005    to function value.
7006 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7007    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7008    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7009    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7010    extra arguments can be specified.
7011 #. '``normal label``': the label reached when the called function
7012    executes a '``ret``' instruction.
7013 #. '``other labels``': the labels reached when a callee transfers control
7014    to a location other than the normal '``normal label``'
7015 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
7016 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
7018 Semantics:
7019 """"""""""
7021 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
7022 instruction in most regards. The primary difference is that it
7023 establishes an association with additional labels to define where control
7024 flow goes after the call.
7026 The only use of this today is to implement the "goto" feature of gcc inline
7027 assembly where additional labels can be provided as locations for the inline
7028 assembly to jump to.
7030 Example:
7031 """"""""
7033 .. code-block:: text
7035       callbr void asm "", "r,x"(i32 %x, i8 *blockaddress(@foo, %fail))
7036                   to label %normal or jump [label %fail]
7038 .. _i_resume:
7040 '``resume``' Instruction
7041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7043 Syntax:
7044 """""""
7048       resume <type> <value>
7050 Overview:
7051 """""""""
7053 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
7054 successors.
7056 Arguments:
7057 """"""""""
7059 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
7060 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
7061 function.
7063 Semantics:
7064 """"""""""
7066 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
7067 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
7068 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
7070 Example:
7071 """"""""
7073 .. code-block:: llvm
7075       resume { i8*, i32 } %exn
7077 .. _i_catchswitch:
7079 '``catchswitch``' Instruction
7080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7082 Syntax:
7083 """""""
7087       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
7088       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
7090 Overview:
7091 """""""""
7093 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
7094 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
7095 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
7097 Arguments:
7098 """"""""""
7100 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
7101 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
7102 this operand may be the token ``none``.
7104 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
7105 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
7106 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
7107 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
7109 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
7110 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
7112 Semantics:
7113 """"""""""
7115 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
7116 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
7117 present.
7119 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
7120 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
7121 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
7123 Example:
7124 """"""""
7126 .. code-block:: text
7128     dispatch1:
7129       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
7130     dispatch2:
7131       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
7133 .. _i_catchret:
7135 '``catchret``' Instruction
7136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7138 Syntax:
7139 """""""
7143       catchret from <token> to label <normal>
7145 Overview:
7146 """""""""
7148 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
7149 single successor.
7152 Arguments:
7153 """"""""""
7155 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
7156 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
7157 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
7158 transfer to next.
7160 Semantics:
7161 """"""""""
7163 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
7164 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
7165 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
7166 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
7167 ``normal``.
7169 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
7170 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
7171 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
7172 the ``catchret``'s behavior is undefined.
7174 Example:
7175 """"""""
7177 .. code-block:: text
7179       catchret from %catch label %continue
7181 .. _i_cleanupret:
7183 '``cleanupret``' Instruction
7184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7186 Syntax:
7187 """""""
7191       cleanupret from <value> unwind label <continue>
7192       cleanupret from <value> unwind to caller
7194 Overview:
7195 """""""""
7197 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
7198 an optional successor.
7201 Arguments:
7202 """"""""""
7204 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
7205 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
7206 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
7207 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
7208 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
7210 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
7211 which must be the label of another basic block beginning with either a
7212 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
7213 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
7214 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
7216 Semantics:
7217 """"""""""
7219 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
7220 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
7221 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
7222 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
7224 Example:
7225 """"""""
7227 .. code-block:: text
7229       cleanupret from %cleanup unwind to caller
7230       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
7232 .. _i_unreachable:
7234 '``unreachable``' Instruction
7235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7237 Syntax:
7238 """""""
7242       unreachable
7244 Overview:
7245 """""""""
7247 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
7248 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
7249 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
7250 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
7252 Semantics:
7253 """"""""""
7255 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
7257 .. _unaryops:
7259 Unary Operations
7260 -----------------
7262 Unary operators require a single operand, execute an operation on
7263 it, and produce a single value. The operand might represent multiple
7264 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7265 result value has the same type as its operand.
7267 .. _i_fneg:
7269 '``fneg``' Instruction
7270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7272 Syntax:
7273 """""""
7277       <result> = fneg [fast-math flags]* <ty> <op1>   ; yields ty:result
7279 Overview:
7280 """""""""
7282 The '``fneg``' instruction returns the negation of its operand.
7284 Arguments:
7285 """"""""""
7287 The argument to the '``fneg``' instruction must be a
7288 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7289 floating-point values.
7291 Semantics:
7292 """"""""""
7294 The value produced is a copy of the operand with its sign bit flipped.
7295 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7296 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7297 unsafe floating-point optimizations:
7299 Example:
7300 """"""""
7302 .. code-block:: text
7304       <result> = fneg float %val          ; yields float:result = -%var
7306 .. _binaryops:
7308 Binary Operations
7309 -----------------
7311 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
7312 They require two operands of the same type, execute an operation on
7313 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
7314 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7315 result value has the same type as its operands.
7317 There are several different binary operators:
7319 .. _i_add:
7321 '``add``' Instruction
7322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7324 Syntax:
7325 """""""
7329       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7330       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7331       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7332       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7334 Overview:
7335 """""""""
7337 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
7339 Arguments:
7340 """"""""""
7342 The two arguments to the '``add``' instruction must be
7343 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7344 arguments must have identical types.
7346 Semantics:
7347 """"""""""
7349 The value produced is the integer sum of the two operands.
7351 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
7352 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7353 the result.
7355 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7356 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7358 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7359 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7360 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7361 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7363 Example:
7364 """"""""
7366 .. code-block:: text
7368       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
7370 .. _i_fadd:
7372 '``fadd``' Instruction
7373 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7375 Syntax:
7376 """""""
7380       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7382 Overview:
7383 """""""""
7385 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
7387 Arguments:
7388 """"""""""
7390 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be
7391 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7392 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7394 Semantics:
7395 """"""""""
7397 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
7398 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7399 environment <floatenv>`.
7400 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7401 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7402 unsafe floating-point optimizations:
7404 Example:
7405 """"""""
7407 .. code-block:: text
7409       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
7411 '``sub``' Instruction
7412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7414 Syntax:
7415 """""""
7419       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7420       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7421       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7422       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7424 Overview:
7425 """""""""
7427 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
7429 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
7430 instruction present in most other intermediate representations.
7432 Arguments:
7433 """"""""""
7435 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
7436 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7437 arguments must have identical types.
7439 Semantics:
7440 """"""""""
7442 The value produced is the integer difference of the two operands.
7444 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
7445 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7446 the result.
7448 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7449 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7451 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7452 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7453 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7454 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7456 Example:
7457 """"""""
7459 .. code-block:: text
7461       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
7462       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
7464 .. _i_fsub:
7466 '``fsub``' Instruction
7467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7469 Syntax:
7470 """""""
7474       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7476 Overview:
7477 """""""""
7479 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
7481 Arguments:
7482 """"""""""
7484 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be
7485 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7486 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7488 Semantics:
7489 """"""""""
7491 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
7492 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7493 environment <floatenv>`.
7494 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7495 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7496 unsafe floating-point optimizations:
7498 Example:
7499 """"""""
7501 .. code-block:: text
7503       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
7504       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
7506 '``mul``' Instruction
7507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7509 Syntax:
7510 """""""
7514       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7515       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7516       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7517       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7519 Overview:
7520 """""""""
7522 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
7524 Arguments:
7525 """"""""""
7527 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
7528 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7529 arguments must have identical types.
7531 Semantics:
7532 """"""""""
7534 The value produced is the integer product of the two operands.
7536 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
7537 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
7538 bit width of the result.
7540 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
7541 result is the same width as the operands, this instruction returns the
7542 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
7543 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
7544 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
7545 product.
7547 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7548 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7549 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7550 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7552 Example:
7553 """"""""
7555 .. code-block:: text
7557       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
7559 .. _i_fmul:
7561 '``fmul``' Instruction
7562 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7564 Syntax:
7565 """""""
7569       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7571 Overview:
7572 """""""""
7574 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
7576 Arguments:
7577 """"""""""
7579 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be
7580 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7581 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7583 Semantics:
7584 """"""""""
7586 The value produced is the floating-point product of the two operands.
7587 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7588 environment <floatenv>`.
7589 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7590 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7591 unsafe floating-point optimizations:
7593 Example:
7594 """"""""
7596 .. code-block:: text
7598       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
7600 '``udiv``' Instruction
7601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7603 Syntax:
7604 """""""
7608       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7609       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7611 Overview:
7612 """""""""
7614 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7616 Arguments:
7617 """"""""""
7619 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
7620 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7621 arguments must have identical types.
7623 Semantics:
7624 """"""""""
7626 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
7628 Note that unsigned integer division and signed integer division are
7629 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
7631 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7632 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7635 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
7636 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
7637 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
7639 Example:
7640 """"""""
7642 .. code-block:: text
7644       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7646 '``sdiv``' Instruction
7647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7649 Syntax:
7650 """""""
7654       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7655       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7657 Overview:
7658 """""""""
7660 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7662 Arguments:
7663 """"""""""
7665 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
7666 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7667 arguments must have identical types.
7669 Semantics:
7670 """"""""""
7672 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
7673 rounded towards zero.
7675 Note that signed integer division and unsigned integer division are
7676 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
7678 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7679 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7680 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7681 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
7683 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
7684 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
7686 Example:
7687 """"""""
7689 .. code-block:: text
7691       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7693 .. _i_fdiv:
7695 '``fdiv``' Instruction
7696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7698 Syntax:
7699 """""""
7703       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7705 Overview:
7706 """""""""
7708 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7710 Arguments:
7711 """"""""""
7713 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be
7714 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7715 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7717 Semantics:
7718 """"""""""
7720 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
7721 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7722 environment <floatenv>`.
7723 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7724 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7725 unsafe floating-point optimizations:
7727 Example:
7728 """"""""
7730 .. code-block:: text
7732       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
7734 '``urem``' Instruction
7735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7737 Syntax:
7738 """""""
7742       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7744 Overview:
7745 """""""""
7747 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
7748 division of its two arguments.
7750 Arguments:
7751 """"""""""
7753 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
7754 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7755 arguments must have identical types.
7757 Semantics:
7758 """"""""""
7760 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
7761 This instruction always performs an unsigned division to get the
7762 remainder.
7764 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
7765 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
7767 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7768 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7769 undefined behavior.
7771 Example:
7772 """"""""
7774 .. code-block:: text
7776       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7778 '``srem``' Instruction
7779 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7781 Syntax:
7782 """""""
7786       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7788 Overview:
7789 """""""""
7791 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
7792 division of its two operands. This instruction can also take
7793 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
7794 must be integers.
7796 Arguments:
7797 """"""""""
7799 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
7800 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7801 arguments must have identical types.
7803 Semantics:
7804 """"""""""
7806 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
7807 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
7808 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
7809 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
7810 difference, see `The Math
7811 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
7812 table of how this is implemented in various languages, please see
7813 `Wikipedia: modulo
7814 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
7816 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
7817 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
7819 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7820 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7821 undefined behavior.
7822 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7823 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
7824 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
7825 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
7826 result of the division and the remainder.)
7828 Example:
7829 """"""""
7831 .. code-block:: text
7833       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7835 .. _i_frem:
7837 '``frem``' Instruction
7838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7840 Syntax:
7841 """""""
7845       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7847 Overview:
7848 """""""""
7850 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
7851 its two operands.
7853 Arguments:
7854 """"""""""
7856 The two arguments to the '``frem``' instruction must be
7857 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7858 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7860 Semantics:
7861 """"""""""
7863 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
7864 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
7865 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the
7866 dividend.
7867 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7868 environment <floatenv>`.
7869 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7870 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7871 unsafe floating-point optimizations:
7873 Example:
7874 """"""""
7876 .. code-block:: text
7878       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
7880 .. _bitwiseops:
7882 Bitwise Binary Operations
7883 -------------------------
7885 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
7886 in a program. They are generally very efficient instructions and can
7887 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
7888 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
7889 single value. The resulting value is the same type as its operands.
7891 '``shl``' Instruction
7892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7894 Syntax:
7895 """""""
7899       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
7900       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7901       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7902       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7904 Overview:
7905 """""""""
7907 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
7908 a specified number of bits.
7910 Arguments:
7911 """"""""""
7913 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
7914 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7915 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7917 Semantics:
7918 """"""""""
7920 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
7921 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
7922 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
7923 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7924 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
7925 by the corresponding shift amount in ``op2``.
7927 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7928 value if it shifts out any non-zero bits.
7929 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7930 value if it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
7932 Example:
7933 """"""""
7935 .. code-block:: text
7937       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
7938       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
7939       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
7940       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
7941       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
7943 '``lshr``' Instruction
7944 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7946 Syntax:
7947 """""""
7951       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7952       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7954 Overview:
7955 """""""""
7957 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
7958 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
7960 Arguments:
7961 """"""""""
7963 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
7964 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7965 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7967 Semantics:
7968 """"""""""
7970 This instruction always performs a logical shift right operation. The
7971 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
7972 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7973 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7974 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7975 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7977 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
7978 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7980 Example:
7981 """"""""
7983 .. code-block:: text
7985       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7986       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7987       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7988       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
7989       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
7990       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
7992 '``ashr``' Instruction
7993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7995 Syntax:
7996 """""""
8000       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
8001       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8003 Overview:
8004 """""""""
8006 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
8007 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
8008 extension.
8010 Arguments:
8011 """"""""""
8013 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
8014 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
8015 '``op2``' is treated as an unsigned value.
8017 Semantics:
8018 """"""""""
8020 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
8021 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
8022 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
8023 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
8024 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
8025 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
8027 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
8028 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
8030 Example:
8031 """"""""
8033 .. code-block:: text
8035       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
8036       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
8037       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
8038       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
8039       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
8040       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
8042 '``and``' Instruction
8043 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8045 Syntax:
8046 """""""
8050       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8052 Overview:
8053 """""""""
8055 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
8056 operands.
8058 Arguments:
8059 """"""""""
8061 The two arguments to the '``and``' instruction must be
8062 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8063 arguments must have identical types.
8065 Semantics:
8066 """"""""""
8068 The truth table used for the '``and``' instruction is:
8070 +-----+-----+-----+
8071 | In0 | In1 | Out |
8072 +-----+-----+-----+
8073 |   0 |   0 |   0 |
8074 +-----+-----+-----+
8075 |   0 |   1 |   0 |
8076 +-----+-----+-----+
8077 |   1 |   0 |   0 |
8078 +-----+-----+-----+
8079 |   1 |   1 |   1 |
8080 +-----+-----+-----+
8082 Example:
8083 """"""""
8085 .. code-block:: text
8087       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
8088       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
8089       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
8091 '``or``' Instruction
8092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8094 Syntax:
8095 """""""
8099       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8101 Overview:
8102 """""""""
8104 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
8105 two operands.
8107 Arguments:
8108 """"""""""
8110 The two arguments to the '``or``' instruction must be
8111 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8112 arguments must have identical types.
8114 Semantics:
8115 """"""""""
8117 The truth table used for the '``or``' instruction is:
8119 +-----+-----+-----+
8120 | In0 | In1 | Out |
8121 +-----+-----+-----+
8122 |   0 |   0 |   0 |
8123 +-----+-----+-----+
8124 |   0 |   1 |   1 |
8125 +-----+-----+-----+
8126 |   1 |   0 |   1 |
8127 +-----+-----+-----+
8128 |   1 |   1 |   1 |
8129 +-----+-----+-----+
8131 Example:
8132 """"""""
8136       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
8137       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
8138       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
8140 '``xor``' Instruction
8141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8143 Syntax:
8144 """""""
8148       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8150 Overview:
8151 """""""""
8153 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
8154 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
8155 complement" operation, which is the "~" operator in C.
8157 Arguments:
8158 """"""""""
8160 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
8161 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8162 arguments must have identical types.
8164 Semantics:
8165 """"""""""
8167 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
8169 +-----+-----+-----+
8170 | In0 | In1 | Out |
8171 +-----+-----+-----+
8172 |   0 |   0 |   0 |
8173 +-----+-----+-----+
8174 |   0 |   1 |   1 |
8175 +-----+-----+-----+
8176 |   1 |   0 |   1 |
8177 +-----+-----+-----+
8178 |   1 |   1 |   0 |
8179 +-----+-----+-----+
8181 Example:
8182 """"""""
8184 .. code-block:: text
8186       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
8187       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
8188       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
8189       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
8191 Vector Operations
8192 -----------------
8194 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
8195 target-independent manner. These instructions cover the element-access
8196 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
8197 While LLVM does directly support these vector operations, many
8198 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
8199 take full advantage of a specific target.
8201 .. _i_extractelement:
8203 '``extractelement``' Instruction
8204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8206 Syntax:
8207 """""""
8211       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
8212       <result> = extractelement <vscale x n x <ty>> <val>, <ty2> <idx> ; yields <ty>
8214 Overview:
8215 """""""""
8217 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
8218 from a vector at a specified index.
8220 Arguments:
8221 """"""""""
8223 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
8224 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
8225 the position from which to extract the element. The index may be a
8226 variable of any integer type.
8228 Semantics:
8229 """"""""""
8231 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
8232 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
8233 exceeds the length of ``val`` for a fixed-length vector, the result is a
8234 :ref:`poison value <poisonvalues>`. For a scalable vector, if the value
8235 of ``idx`` exceeds the runtime length of the vector, the result is a
8236 :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8238 Example:
8239 """"""""
8241 .. code-block:: text
8243       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
8245 .. _i_insertelement:
8247 '``insertelement``' Instruction
8248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8250 Syntax:
8251 """""""
8255       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
8256       <result> = insertelement <vscale x n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx> ; yields <vscale x n x <ty>>
8258 Overview:
8259 """""""""
8261 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
8262 vector at a specified index.
8264 Arguments:
8265 """"""""""
8267 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
8268 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
8269 type must equal the element type of the first operand. The third operand
8270 is an index indicating the position at which to insert the value. The
8271 index may be a variable of any integer type.
8273 Semantics:
8274 """"""""""
8276 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
8277 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
8278 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val`` for a fixed-length vector,
8279 the result is a :ref:`poison value <poisonvalues>`. For a scalable vector,
8280 if the value of ``idx`` exceeds the runtime length of the vector, the result
8281 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8283 Example:
8284 """"""""
8286 .. code-block:: text
8288       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
8290 .. _i_shufflevector:
8292 '``shufflevector``' Instruction
8293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8295 Syntax:
8296 """""""
8300       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
8301       <result> = shufflevector <vscale x n x <ty>> <v1>, <vscale x n x <ty>> v2, <vscale x m x i32> <mask>  ; yields <vscale x m x <ty>>
8303 Overview:
8304 """""""""
8306 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
8307 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
8308 the input and length that is the same as the shuffle mask.
8310 Arguments:
8311 """"""""""
8313 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
8314 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
8315 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
8316 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
8317 same as the element type of the first two operands.
8319 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
8320 constant integer or undef values.
8322 Semantics:
8323 """"""""""
8325 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
8326 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
8327 element of the result vector, which element of the two input vectors the
8328 result element gets. If the shuffle mask is undef, the result vector is
8329 undef. If any element of the mask operand is undef, that element of the
8330 result is undef. If the shuffle mask selects an undef element from one
8331 of the input vectors, the resulting element is undef.
8333 For scalable vectors, the only valid mask values at present are
8334 ``zeroinitializer`` and ``undef``, since we cannot write all indices as
8335 literals for a vector with a length unknown at compile time.
8337 Example:
8338 """"""""
8340 .. code-block:: text
8342       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8343                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
8344       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
8345                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
8346       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
8347                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
8348       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8349                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
8351 Aggregate Operations
8352 --------------------
8354 LLVM supports several instructions for working with
8355 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
8357 .. _i_extractvalue:
8359 '``extractvalue``' Instruction
8360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8362 Syntax:
8363 """""""
8367       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
8369 Overview:
8370 """""""""
8372 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
8373 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8375 Arguments:
8376 """"""""""
8378 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
8379 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
8380 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
8381 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
8383 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
8385 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
8386    omitted and assumed to be zero.
8387 -  At least one index must be specified.
8388 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
8390 Semantics:
8391 """"""""""
8393 The result is the value at the position in the aggregate specified by
8394 the index operands.
8396 Example:
8397 """"""""
8399 .. code-block:: text
8401       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
8403 .. _i_insertvalue:
8405 '``insertvalue``' Instruction
8406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8408 Syntax:
8409 """""""
8413       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
8415 Overview:
8416 """""""""
8418 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
8419 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8421 Arguments:
8422 """"""""""
8424 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
8425 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
8426 a first-class value to insert. The following operands are constant
8427 indices indicating the position at which to insert the value in a
8428 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
8429 to insert must have the same type as the value identified by the
8430 indices.
8432 Semantics:
8433 """"""""""
8435 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
8436 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
8437 indices is that of ``elt``.
8439 Example:
8440 """"""""
8442 .. code-block:: llvm
8444       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
8445       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
8446       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
8448 .. _memoryops:
8450 Memory Access and Addressing Operations
8451 ---------------------------------------
8453 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
8454 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
8455 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
8456 memory in LLVM.
8458 .. _i_alloca:
8460 '``alloca``' Instruction
8461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8463 Syntax:
8464 """""""
8468       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
8470 Overview:
8471 """""""""
8473 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
8474 currently executing function, to be automatically released when this
8475 function returns to its caller. The object is always allocated in the
8476 address space for allocas indicated in the datalayout.
8478 Arguments:
8479 """"""""""
8481 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
8482 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
8483 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
8484 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
8485 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
8486 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
8487 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
8488 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
8489 boundary compatible with the type.
8491 '``type``' may be any sized type.
8493 Semantics:
8494 """"""""""
8496 Memory is allocated; a pointer is returned. The allocated memory is
8497 uninitialized, and loading from uninitialized memory produces an undefined
8498 value. The operation itself is undefined if there is insufficient stack
8499 space for the allocation.'``alloca``'d memory is automatically released
8500 when the function returns. The '``alloca``' instruction is commonly used
8501 to represent automatic variables that must have an address available. When
8502 the function returns (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions),
8503 the memory is reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the returned
8504 pointer may not be unique. The order in which memory is allocated (ie.,
8505 which way the stack grows) is not specified.
8507 Example:
8508 """"""""
8510 .. code-block:: llvm
8512       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
8513       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
8514       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
8515       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
8517 .. _i_load:
8519 '``load``' Instruction
8520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8522 Syntax:
8523 """""""
8527       <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>]
8528       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
8529       !<index> = !{ i32 1 }
8530       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
8531       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
8533 Overview:
8534 """""""""
8536 The '``load``' instruction is used to read from memory.
8538 Arguments:
8539 """"""""""
8541 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
8542 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
8543 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
8544 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
8545 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
8546 :ref:`volatile operations <volatile>`.
8548 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8549 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8550 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
8551 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8552 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8553 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8554 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8555 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
8556 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8557 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
8559 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8560 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8561 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8562 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8563 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8564 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
8565 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
8566 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
8567 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
8568 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
8569 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
8570 tools, so should not be accessed if the function has the
8571 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
8573 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
8574 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
8575 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
8576 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
8577 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
8578 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
8579 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
8581 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
8582 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8583 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
8584 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
8585 referenced by the load contains the same value at all points in the
8586 program where the memory location is known to be dereferenceable;
8587 otherwise, the behavior is undefined.
8589 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
8590  ``<index>`` corresponding to a metadata node with no entries.
8591  See ``invariant.group`` metadata.
8593 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
8594 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8595 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
8596 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
8597 never be null. If the value is null at runtime, the behavior is undefined.
8598 This is analogous to the ``nonnull`` attribute on parameters and return
8599 values. This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
8601 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
8602 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
8603 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
8604 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
8605 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
8606 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
8607 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
8608 to loads of a pointer type.
8610 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
8611 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
8612 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
8613 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
8614 dereferenceable or null.
8615 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
8616 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
8617 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
8618 to loads of a pointer type.
8620 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
8621 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
8622 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
8623 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
8624 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
8625 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
8626 This metadata can only be applied to loads of a pointer type. If the returned
8627 value is not appropriately aligned at runtime, the behavior is undefined.
8629 Semantics:
8630 """"""""""
8632 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
8633 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
8634 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8635 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
8636 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8637 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
8638 written using a store of the same type.
8640 Examples:
8641 """""""""
8643 .. code-block:: llvm
8645       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8646       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8647       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8649 .. _i_store:
8651 '``store``' Instruction
8652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8654 Syntax:
8655 """""""
8659       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
8660       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
8662 Overview:
8663 """""""""
8665 The '``store``' instruction is used to write to memory.
8667 Arguments:
8668 """"""""""
8670 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
8671 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
8672 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
8673 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8674 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
8675 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
8676 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
8677 structural type <t_opaque>`) can be stored.
8679 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8680 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8681 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
8682 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8683 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8684 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8685 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8686 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
8687 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8688 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
8690 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8691 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8692 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8693 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8694 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8695 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
8696 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
8697 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
8698 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
8699 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
8700 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
8701 races if another thread can access the same address. Introducing a
8702 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
8703 even in situations where a data race is known to not exist if the
8704 function has the ``sanitize_address`` attribute.
8706 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
8707 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
8708 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
8709 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
8710 be reused in the cache. The code generator may select special
8711 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
8712 x86.
8714 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
8715 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
8717 Semantics:
8718 """"""""""
8720 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
8721 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
8722 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
8723 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8724 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
8725 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8726 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
8727 belong to the type, but they will typically be overwritten.
8729 Example:
8730 """"""""
8732 .. code-block:: llvm
8734       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8735       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8736       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8738 .. _i_fence:
8740 '``fence``' Instruction
8741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8743 Syntax:
8744 """""""
8748       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
8750 Overview:
8751 """""""""
8753 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
8754 between operations.
8756 Arguments:
8757 """"""""""
8759 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
8760 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
8761 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
8763 Semantics:
8764 """"""""""
8766 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
8767 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
8768 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
8769 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
8770 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
8771 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
8772 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
8773 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
8774 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
8775 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
8776 *happens-before* edge.
8778 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
8779 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
8780 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
8782 A ``fence`` instruction can also take an optional
8783 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8785 Example:
8786 """"""""
8788 .. code-block:: text
8790       fence acquire                                        ; yields void
8791       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
8792       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
8794 .. _i_cmpxchg:
8796 '``cmpxchg``' Instruction
8797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8799 Syntax:
8800 """""""
8804       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
8806 Overview:
8807 """""""""
8809 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
8810 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
8811 equal, it tries to store a new value into the memory.
8813 Arguments:
8814 """"""""""
8816 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
8817 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
8818 address, and a new value to place at that address if the compared values
8819 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
8820 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
8821 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
8822 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
8823 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
8824 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
8825 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8827 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
8828 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
8829 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
8830 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
8831 ``release`` or ``acq_rel``.
8833 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
8834 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8836 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
8837 equal to the size in memory of the operand.
8839 Semantics:
8840 """"""""""
8842 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
8843 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
8844 written to the location. The original value at the location is returned,
8845 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
8847 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
8848 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
8849 matched.
8851 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
8852 if the value loaded equals ``cmp``.
8854 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
8855 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
8856 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
8858 Example:
8859 """"""""
8861 .. code-block:: llvm
8863     entry:
8864       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
8865       br label %loop
8867     loop:
8868       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
8869       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
8870       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
8871       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
8872       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
8873       br i1 %success, label %done, label %loop
8875     done:
8876       ...
8878 .. _i_atomicrmw:
8880 '``atomicrmw``' Instruction
8881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8883 Syntax:
8884 """""""
8888       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
8890 Overview:
8891 """""""""
8893 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
8895 Arguments:
8896 """"""""""
8898 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
8899 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
8900 operation. The operation must be one of the following keywords:
8902 -  xchg
8903 -  add
8904 -  sub
8905 -  and
8906 -  nand
8907 -  or
8908 -  xor
8909 -  max
8910 -  min
8911 -  umax
8912 -  umin
8913 -  fadd
8914 -  fsub
8916 For most of these operations, the type of '<value>' must be an integer
8917 type whose bit width is a power of two greater than or equal to eight
8918 and less than or equal to a target-specific size limit. For xchg, this
8919 may also be a floating point type with the same size constraints as
8920 integers.  For fadd/fsub, this must be a floating point type.  The
8921 type of the '``<pointer>``' operand must be a pointer to that type. If
8922 the ``atomicrmw`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8923 allowed to modify the number or order of execution of this
8924 ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8926 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
8927 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8929 Semantics:
8930 """"""""""
8932 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
8933 operand are atomically read, modified, and written back. The original
8934 value at the location is returned. The modification is specified by the
8935 operation argument:
8937 -  xchg: ``*ptr = val``
8938 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
8939 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
8940 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
8941 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
8942 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
8943 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
8944 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8945 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8946 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8947    comparison)
8948 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8949    comparison)
8950 - fadd: ``*ptr = *ptr + val`` (using floating point arithmetic)
8951 - fsub: ``*ptr = *ptr - val`` (using floating point arithmetic)
8953 Example:
8954 """"""""
8956 .. code-block:: llvm
8958       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
8960 .. _i_getelementptr:
8962 '``getelementptr``' Instruction
8963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8965 Syntax:
8966 """""""
8970       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8971       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8972       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
8974 Overview:
8975 """""""""
8977 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
8978 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
8979 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
8980 be used to calculate a vector of such addresses.
8982 Arguments:
8983 """"""""""
8985 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
8986 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
8987 base address to start from. The remaining arguments are indices
8988 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
8989 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
8990 into. The first index always indexes the pointer value given as the
8991 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
8992 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
8993 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
8994 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
8995 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
8996 would require loading the pointer before continuing calculation.
8998 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
8999 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
9000 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
9001 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
9002 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
9003 required to be constant. These integers are treated as signed values
9004 where relevant.
9006 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
9007 to LLVM:
9009 .. code-block:: c
9011     struct RT {
9012       char A;
9013       int B[10][20];
9014       char C;
9015     };
9016     struct ST {
9017       int X;
9018       double Y;
9019       struct RT Z;
9020     };
9022     int *foo(struct ST *s) {
9023       return &s[1].Z.B[5][13];
9024     }
9026 The LLVM code generated by Clang is:
9028 .. code-block:: llvm
9030     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
9031     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
9033     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
9034     entry:
9035       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
9036       ret i32* %arrayidx
9037     }
9039 Semantics:
9040 """"""""""
9042 In the example above, the first index is indexing into the
9043 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
9044 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
9045 indexes into the third element of the structure, yielding a
9046 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
9047 structure. The third index indexes into the second element of the
9048 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
9049 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
9050 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
9051 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
9053 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
9054 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
9055 for the given testcase is equivalent to:
9057 .. code-block:: llvm
9059     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
9060       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
9061       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
9062       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
9063       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
9064       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
9065       ret i32* %t5
9066     }
9068 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
9069 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
9070 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
9071 of the addresses that would be formed by successive addition of the
9072 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
9073 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
9074 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
9075 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
9076 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
9077 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
9078 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
9079 of the computations element-wise.
9081 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
9082 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
9083 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
9084 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
9085 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
9086 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
9087 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
9088 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
9089 information.
9091 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
9092 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
9093 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
9094 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
9095 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
9096 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
9097 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
9098 in the case where both operands are in the range of the element selected
9099 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
9100 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
9101 in constant ``getelementptr`` expressions.
9103 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
9104 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
9106 Example:
9107 """"""""
9109 .. code-block:: llvm
9111         ; yields [12 x i8]*:aptr
9112         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
9113         ; yields i8*:vptr
9114         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
9115         ; yields i8*:eptr
9116         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
9117         ; yields i32*:iptr
9118         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
9120 Vector of pointers:
9121 """""""""""""""""""
9123 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
9124 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
9125 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
9126 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
9128 .. code-block:: llvm
9130      ; All arguments are vectors:
9131      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
9132      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
9134      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
9135      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
9136      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
9138      ; Add distinct offsets to the same pointer:
9139      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
9140      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
9142      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
9144 The two following instructions are equivalent:
9146 .. code-block:: llvm
9148      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
9149        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
9150        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
9151        <4 x i32> %ind4,
9152        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
9154      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
9155        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
9157 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
9158 makes sense:
9160 .. code-block:: c
9162     // Let's assume that we vectorize the following loop:
9163     double *A, *B; int *C;
9164     for (int i = 0; i < size; ++i) {
9165       A[i] = B[C[i]];
9166     }
9168 .. code-block:: llvm
9170     ; get pointers for 8 elements from array B
9171     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
9172     ; load 8 elements from array B into A
9173     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
9174          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
9176 Conversion Operations
9177 ---------------------
9179 The instructions in this category are the conversion instructions
9180 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
9181 various bit conversions on the operand.
9183 .. _i_trunc:
9185 '``trunc .. to``' Instruction
9186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9188 Syntax:
9189 """""""
9193       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9195 Overview:
9196 """""""""
9198 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
9200 Arguments:
9201 """"""""""
9203 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
9204 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
9205 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9206 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
9207 types are not allowed.
9209 Semantics:
9210 """"""""""
9212 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
9213 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
9214 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
9215 It will always truncate bits.
9217 Example:
9218 """"""""
9220 .. code-block:: llvm
9222       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
9223       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
9224       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
9225       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
9227 .. _i_zext:
9229 '``zext .. to``' Instruction
9230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9232 Syntax:
9233 """""""
9237       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9239 Overview:
9240 """""""""
9242 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
9244 Arguments:
9245 """"""""""
9247 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
9248 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
9249 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9250 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
9252 Semantics:
9253 """"""""""
9255 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
9256 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
9258 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
9260 Example:
9261 """"""""
9263 .. code-block:: llvm
9265       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
9266       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
9267       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
9269 .. _i_sext:
9271 '``sext .. to``' Instruction
9272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9274 Syntax:
9275 """""""
9279       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9281 Overview:
9282 """""""""
9284 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
9286 Arguments:
9287 """"""""""
9289 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
9290 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
9291 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9292 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
9294 Semantics:
9295 """"""""""
9297 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
9298 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
9299 of the type ``ty2``.
9301 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
9303 Example:
9304 """"""""
9306 .. code-block:: llvm
9308       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
9309       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
9310       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
9312 '``fptrunc .. to``' Instruction
9313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9315 Syntax:
9316 """""""
9320       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9322 Overview:
9323 """""""""
9325 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
9327 Arguments:
9328 """"""""""
9330 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9331 value to cast and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it to.
9332 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
9333 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
9335 Semantics:
9336 """"""""""
9338 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
9339 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating-point
9340 <t_floating>` type.
9341 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
9342 environment <floatenv>`.
9344 Example:
9345 """"""""
9347 .. code-block:: llvm
9349       %X = fptrunc double 16777217.0 to float    ; yields float:16777216.0
9350       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to half       ; yields half:+infinity
9352 '``fpext .. to``' Instruction
9353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9355 Syntax:
9356 """""""
9360       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9362 Overview:
9363 """""""""
9365 The '``fpext``' extends a floating-point ``value`` to a larger floating-point
9366 value.
9368 Arguments:
9369 """"""""""
9371 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9372 ``value`` to cast, and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it
9373 to. The source type must be smaller than the destination type.
9375 Semantics:
9376 """"""""""
9378 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
9379 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating-point
9380 <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
9381 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
9382 *no-op cast* for a floating-point cast.
9384 Example:
9385 """"""""
9387 .. code-block:: llvm
9389       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
9390       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
9392 '``fptoui .. to``' Instruction
9393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9395 Syntax:
9396 """""""
9400       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9402 Overview:
9403 """""""""
9405 The '``fptoui``' converts a floating-point ``value`` to its unsigned
9406 integer equivalent of type ``ty2``.
9408 Arguments:
9409 """"""""""
9411 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
9412 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9413 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9414 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9415 type with the same number of elements as ``ty``
9417 Semantics:
9418 """"""""""
9420 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating-point
9421 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9422 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9423 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9425 Example:
9426 """"""""
9428 .. code-block:: llvm
9430       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
9431       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
9432       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
9434 '``fptosi .. to``' Instruction
9435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9437 Syntax:
9438 """""""
9442       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9444 Overview:
9445 """""""""
9447 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating-point <t_floating>`
9448 ``value`` to type ``ty2``.
9450 Arguments:
9451 """"""""""
9453 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
9454 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9455 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9456 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9457 type with the same number of elements as ``ty``
9459 Semantics:
9460 """"""""""
9462 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating-point
9463 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9464 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9465 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9467 Example:
9468 """"""""
9470 .. code-block:: llvm
9472       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
9473       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
9474       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
9476 '``uitofp .. to``' Instruction
9477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9479 Syntax:
9480 """""""
9484       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9486 Overview:
9487 """""""""
9489 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
9490 and converts that value to the ``ty2`` type.
9492 Arguments:
9493 """"""""""
9495 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9496 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9497 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9498 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9499 type with the same number of elements as ``ty``
9501 Semantics:
9502 """"""""""
9504 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
9505 integer quantity and converts it to the corresponding floating-point
9506 value. If the value cannot be exactly represented, it is rounded using
9507 the default rounding mode.
9510 Example:
9511 """"""""
9513 .. code-block:: llvm
9515       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9516       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
9518 '``sitofp .. to``' Instruction
9519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9521 Syntax:
9522 """""""
9526       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9528 Overview:
9529 """""""""
9531 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
9532 converts that value to the ``ty2`` type.
9534 Arguments:
9535 """"""""""
9537 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9538 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9539 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9540 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9541 type with the same number of elements as ``ty``
9543 Semantics:
9544 """"""""""
9546 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
9547 quantity and converts it to the corresponding floating-point value. If the
9548 value cannot be exactly represented, it is rounded using the default rounding
9549 mode.
9551 Example:
9552 """"""""
9554 .. code-block:: llvm
9556       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9557       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
9559 .. _i_ptrtoint:
9561 '``ptrtoint .. to``' Instruction
9562 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9564 Syntax:
9565 """""""
9569       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9571 Overview:
9572 """""""""
9574 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
9575 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
9577 Arguments:
9578 """"""""""
9580 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
9581 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
9582 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
9583 a vector of integers type.
9585 Semantics:
9586 """"""""""
9588 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
9589 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
9590 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
9591 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
9592 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
9593 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
9594 change.
9596 Example:
9597 """"""""
9599 .. code-block:: llvm
9601       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
9602       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
9603       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
9605 .. _i_inttoptr:
9607 '``inttoptr .. to``' Instruction
9608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9610 Syntax:
9611 """""""
9615       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9617 Overview:
9618 """""""""
9620 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
9621 pointer type, ``ty2``.
9623 Arguments:
9624 """"""""""
9626 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
9627 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
9628 type.
9630 Semantics:
9631 """"""""""
9633 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
9634 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
9635 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
9636 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
9637 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
9638 nothing is done (*no-op cast*).
9640 Example:
9641 """"""""
9643 .. code-block:: llvm
9645       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
9646       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
9647       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
9648       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
9650 .. _i_bitcast:
9652 '``bitcast .. to``' Instruction
9653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9655 Syntax:
9656 """""""
9660       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9662 Overview:
9663 """""""""
9665 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
9666 changing any bits.
9668 Arguments:
9669 """"""""""
9671 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
9672 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
9673 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
9674 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
9675 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
9676 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
9677 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
9678 long as they have the same size).
9680 Semantics:
9681 """"""""""
9683 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
9684 is always a *no-op cast* because no bits change with this
9685 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
9686 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
9687 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
9688 pointers) types with the same address space through this instruction.
9689 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
9690 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
9692 Example:
9693 """"""""
9695 .. code-block:: text
9697       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
9698       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
9699       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
9700       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
9702 .. _i_addrspacecast:
9704 '``addrspacecast .. to``' Instruction
9705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9707 Syntax:
9708 """""""
9712       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
9714 Overview:
9715 """""""""
9717 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
9718 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
9720 Arguments:
9721 """"""""""
9723 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
9724 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
9725 address space.
9727 Semantics:
9728 """"""""""
9730 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
9731 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
9732 value modification, depending on the target and the address space
9733 pair. Pointer conversions within the same address space must be
9734 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
9735 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
9736 location.
9738 Example:
9739 """"""""
9741 .. code-block:: llvm
9743       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
9744       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
9745       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
9747 .. _otherops:
9749 Other Operations
9750 ----------------
9752 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
9753 which defy better classification.
9755 .. _i_icmp:
9757 '``icmp``' Instruction
9758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9760 Syntax:
9761 """""""
9765       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
9767 Overview:
9768 """""""""
9770 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
9771 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
9772 pointer, or pointer vector operands.
9774 Arguments:
9775 """"""""""
9777 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9778 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9779 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9781 #. ``eq``: equal
9782 #. ``ne``: not equal
9783 #. ``ugt``: unsigned greater than
9784 #. ``uge``: unsigned greater or equal
9785 #. ``ult``: unsigned less than
9786 #. ``ule``: unsigned less or equal
9787 #. ``sgt``: signed greater than
9788 #. ``sge``: signed greater or equal
9789 #. ``slt``: signed less than
9790 #. ``sle``: signed less or equal
9792 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
9793 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
9794 must also be identical types.
9796 Semantics:
9797 """"""""""
9799 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
9800 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
9801 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
9803 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
9804    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9805 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
9806    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9807 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
9808    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
9809 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
9810    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9811 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
9812    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
9813 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
9814    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9815 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9816    if ``op1`` is greater than ``op2``.
9817 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9818    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9819 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9820    if ``op1`` is less than ``op2``.
9821 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9822    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9824 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
9825 are compared as if they were integers.
9827 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
9828 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
9829 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
9831 Example:
9832 """"""""
9834 .. code-block:: text
9836       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
9837       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
9838       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
9839       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
9840       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
9841       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
9843 .. _i_fcmp:
9845 '``fcmp``' Instruction
9846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9848 Syntax:
9849 """""""
9853       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
9855 Overview:
9856 """""""""
9858 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
9859 values based on comparison of its operands.
9861 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
9862 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
9864 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
9865 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
9866 compared.
9868 Arguments:
9869 """"""""""
9871 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9872 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9873 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9875 #. ``false``: no comparison, always returns false
9876 #. ``oeq``: ordered and equal
9877 #. ``ogt``: ordered and greater than
9878 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
9879 #. ``olt``: ordered and less than
9880 #. ``ole``: ordered and less than or equal
9881 #. ``one``: ordered and not equal
9882 #. ``ord``: ordered (no nans)
9883 #. ``ueq``: unordered or equal
9884 #. ``ugt``: unordered or greater than
9885 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
9886 #. ``ult``: unordered or less than
9887 #. ``ule``: unordered or less than or equal
9888 #. ``une``: unordered or not equal
9889 #. ``uno``: unordered (either nans)
9890 #. ``true``: no comparison, always returns true
9892 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
9893 that either operand may be a QNAN.
9895 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating-point
9896 <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating-point type.
9897 They must have identical types.
9899 Semantics:
9900 """"""""""
9902 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
9903 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
9904 vectors are compared element by element. Each comparison performed
9905 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
9907 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
9908 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9909    is equal to ``op2``.
9910 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9911    is greater than ``op2``.
9912 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9913    is greater than or equal to ``op2``.
9914 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9915    is less than ``op2``.
9916 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9917    is less than or equal to ``op2``.
9918 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9919    is not equal to ``op2``.
9920 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
9921 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9922    equal to ``op2``.
9923 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9924    greater than ``op2``.
9925 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9926    greater than or equal to ``op2``.
9927 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9928    less than ``op2``.
9929 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9930    less than or equal to ``op2``.
9931 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9932    not equal to ``op2``.
9933 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
9934 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
9936 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
9937 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9938 otherwise unsafe floating-point optimizations.
9940 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
9941 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
9942 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
9943 ``nnan``, ``ninf``, and ``reassoc``. See :ref:`fastmath` for more information.
9945 Example:
9946 """"""""
9948 .. code-block:: text
9950       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
9951       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9952       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9953       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
9955 .. _i_phi:
9957 '``phi``' Instruction
9958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9960 Syntax:
9961 """""""
9965       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
9967 Overview:
9968 """""""""
9970 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
9971 graph representing the function.
9973 Arguments:
9974 """"""""""
9976 The type of the incoming values is specified with the first type field.
9977 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
9978 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
9979 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
9980 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
9981 label arguments.
9983 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
9984 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
9985 block.
9987 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
9988 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
9989 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
9990 instruction's return value on the same edge).
9992 Semantics:
9993 """"""""""
9995 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
9996 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
9997 executed just prior to the current block.
9999 Example:
10000 """"""""
10002 .. code-block:: llvm
10004     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
10005       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
10006       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
10007       br label %Loop
10009 .. _i_select:
10011 '``select``' Instruction
10012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10014 Syntax:
10015 """""""
10019       <result> = select [fast-math flags] selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
10021       selty is either i1 or {<N x i1>}
10023 Overview:
10024 """""""""
10026 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
10027 condition, without IR-level branching.
10029 Arguments:
10030 """"""""""
10032 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
10033 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
10034 class <t_firstclass>` type.
10036 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the select has one or more
10037    :ref:`fast-math flags <fastmath>`. These are optimization hints to enable
10038    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
10039    for selects that return a floating-point scalar or vector type.
10041 Semantics:
10042 """"""""""
10044 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
10045 the first value argument; otherwise, it returns the second value
10046 argument.
10048 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
10049 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
10051 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
10052 same size, then an entire vector is selected.
10054 Example:
10055 """"""""
10057 .. code-block:: llvm
10059       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
10061 .. _i_call:
10063 '``call``' Instruction
10064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10066 Syntax:
10067 """""""
10071       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)]
10072                  [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs] [ operand bundles ]
10074 Overview:
10075 """""""""
10077 The '``call``' instruction represents a simple function call.
10079 Arguments:
10080 """"""""""
10082 This instruction requires several arguments:
10084 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
10085    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
10086    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
10087    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
10088    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
10090    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
10091       recursive cycle in the call graph.
10092    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
10093       forwarded in place.
10094    #. If the musttail call appears in a function with the ``"thunk"`` attribute
10095       and the caller and callee both have varargs, than any unprototyped
10096       arguments in register or memory are forwarded to the callee. Similarly,
10097       the return value of the callee is returned the the caller's caller, even
10098       if a void return type is in use.
10100    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
10101    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
10102    varargs from the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following
10103    additional  rules:
10105    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
10106      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
10107    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
10108      produced by the call or void.
10109    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
10110      parameters or return types may differ in pointee type, but not
10111      in address space.
10112    - The calling conventions of the caller and callee must match.
10113    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
10114      returned, and inalloca, must match.
10115    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
10116      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
10117      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
10119    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
10120    the following conditions are met:
10122    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
10123    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
10124       uses value of call or is void).
10125    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
10126       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
10127    -  `Platform-specific constraints are
10128       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
10130 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
10131    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
10132    call optimization from being performed on the call.
10134 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
10135    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
10136    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
10137    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
10139 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
10140    convention <callingconv>` the call should use. If none is
10141    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
10142    calling convention of the call must match the calling convention of
10143    the target function, or else the behavior is undefined.
10144 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
10145    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
10146    are valid here.
10147 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
10148    of the called function. If it is not specified, the program address space
10149    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
10150 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
10151    type of the return value. Functions that return no value are marked
10152    ``void``.
10153 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
10154    argument types must match the types implied by this signature. This
10155    type can be omitted if the function is not varargs.
10156 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
10157    be called. In most cases, this is a direct function call, but
10158    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
10159    to function value.
10160 #. '``function args``': argument list whose types match the function
10161    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
10162    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
10163    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
10164    extra arguments can be specified.
10165 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
10166 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
10168 Semantics:
10169 """"""""""
10171 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
10172 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
10173 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
10174 flow continues with the instruction after the function call, and the
10175 return value of the function is bound to the result argument.
10177 Example:
10178 """"""""
10180 .. code-block:: llvm
10182       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
10183       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
10184       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
10185       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
10186       call void %foo(i8 97 signext)
10188       %struct.A = type { i32, i8 }
10189       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
10190       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
10191       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
10192       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
10193       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
10195 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
10196 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
10197 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
10198 This is something we'd like to change in the future to provide better
10199 support for freestanding environments and non-C-based languages.
10201 .. _i_va_arg:
10203 '``va_arg``' Instruction
10204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10206 Syntax:
10207 """""""
10211       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
10213 Overview:
10214 """""""""
10216 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
10217 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
10218 the ``va_arg`` macro in C.
10220 Arguments:
10221 """"""""""
10223 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
10224 argument. It returns a value of the specified argument type and
10225 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
10226 type of ``va_list`` is target specific.
10228 Semantics:
10229 """"""""""
10231 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
10232 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
10233 the next argument. For more information, see the variable argument
10234 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
10236 It is legal for this instruction to be called in a function which does
10237 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
10238 function.
10240 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
10241 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
10243 Example:
10244 """"""""
10246 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
10248 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
10249 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
10250 types on any target.
10252 .. _i_landingpad:
10254 '``landingpad``' Instruction
10255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10257 Syntax:
10258 """""""
10262       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
10263       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
10265       <clause> := catch <type> <value>
10266       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
10268 Overview:
10269 """""""""
10271 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10272 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10273 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
10274 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
10275 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
10276 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
10278 Arguments:
10279 """"""""""
10281 The optional
10282 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
10284 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
10285 contains the global variable representing the "type" that may be caught
10286 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
10287 clause takes an array constant as its argument. Use
10288 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
10289 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
10290 the ``cleanup`` flag.
10292 Semantics:
10293 """"""""""
10295 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
10296 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
10297 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
10298 calling conventions, how the personality function results are
10299 represented in LLVM IR is target specific.
10301 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
10302 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
10303 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
10304 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10305 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
10306 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
10307 unwinding continues further up the call stack.
10309 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
10311 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
10312    of an '``invoke``' instruction.
10313 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
10314    first non-PHI instruction.
10315 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
10316    pad block.
10317 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
10318    '``landingpad``' instruction.
10320 Example:
10321 """"""""
10323 .. code-block:: llvm
10325       ;; A landing pad which can catch an integer.
10326       %res = landingpad { i8*, i32 }
10327                catch i8** @_ZTIi
10328       ;; A landing pad that is a cleanup.
10329       %res = landingpad { i8*, i32 }
10330                cleanup
10331       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
10332       %res = landingpad { i8*, i32 }
10333                catch i8** @_ZTIi
10334                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
10336 .. _i_catchpad:
10338 '``catchpad``' Instruction
10339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10341 Syntax:
10342 """""""
10346       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
10348 Overview:
10349 """""""""
10351 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10352 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10353 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
10354 control to catch an exception.
10356 Arguments:
10357 """"""""""
10359 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
10360 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
10361 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
10362 terminates in a ``catchswitch``.
10364 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
10365 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
10366 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
10367 the exception.
10369 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
10370 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
10371 pads.
10373 Semantics:
10374 """"""""""
10376 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
10377 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
10378 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
10379 entirely target and personality function-specific.
10381 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
10382 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
10384 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
10385 instructions is described in the
10386 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
10388 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10389 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10390 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10391 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10393 Example:
10394 """"""""
10396 .. code-block:: text
10398     dispatch:
10399       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
10400       ;; A catch block which can catch an integer.
10401     handler0:
10402       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
10404 .. _i_cleanuppad:
10406 '``cleanuppad``' Instruction
10407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10409 Syntax:
10410 """""""
10414       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
10416 Overview:
10417 """""""""
10419 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10420 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10421 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
10422 transfer control to run cleanup actions.
10423 The ``args`` correspond to whatever additional
10424 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
10425 execute the cleanup.
10426 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
10427 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
10428 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
10429 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
10430 this operand may be the token ``none``.
10432 Arguments:
10433 """"""""""
10435 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
10436 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
10438 Semantics:
10439 """"""""""
10441 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10442 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
10443 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
10444 As with calling conventions, how the personality function results are
10445 represented in LLVM IR is target specific.
10447 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
10449 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
10450    an exceptional instruction.
10451 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
10452    first non-PHI instruction.
10453 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
10454    cleanup block.
10455 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
10456    '``cleanuppad``' instruction.
10458 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10459 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10460 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10461 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10463 Example:
10464 """"""""
10466 .. code-block:: text
10468       %tok = cleanuppad within %cs []
10470 .. _intrinsics:
10472 Intrinsic Functions
10473 ===================
10475 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
10476 have well known names and semantics and are required to follow certain
10477 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
10478 for the LLVM language that does not require changing all of the
10479 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
10480 reader/writer, the parser, etc...).
10482 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
10483 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
10484 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
10485 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
10486 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
10487 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
10488 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
10489 are added that they be documented here.
10491 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
10492 represents a family of functions that perform the same operation but on
10493 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
10494 different integer types, overloading is used commonly to allow an
10495 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
10496 argument types or the result type can be overloaded to accept any
10497 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
10498 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
10499 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
10500 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
10501 argument or the result.
10503 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
10504 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
10505 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
10506 whose type is matched against another type do not. For example, the
10507 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
10508 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
10509 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
10510 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
10511 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
10512 type is matched against the return type, it does not require its own
10513 name suffix.
10515 For target developers who are defining intrinsics for back-end code
10516 generation, any intrinsic overloads based solely the distinction between
10517 integer or floating point types should not be relied upon for correct
10518 code generation. In such cases, the recommended approach for target
10519 maintainers when defining intrinsics is to create separate integer and
10520 FP intrinsics rather than rely on overloading. For example, if different
10521 codegen is required for ``llvm.target.foo(<4 x i32>)`` and
10522 ``llvm.target.foo(<4 x float>)`` then these should be split into
10523 different intrinsics.
10525 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
10526 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
10528 .. _int_varargs:
10530 Variable Argument Handling Intrinsics
10531 -------------------------------------
10533 Variable argument support is defined in LLVM with the
10534 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
10535 functions. These functions are related to the similarly named macros
10536 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
10538 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
10539 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
10540 does not define what this type is, so all transformations should be
10541 prepared to handle these functions regardless of the type used.
10543 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
10544 variable argument handling intrinsic functions are used.
10546 .. code-block:: llvm
10548     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
10549     ; it is merely an i8*.
10550     %struct.va_list = type { i8* }
10552     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
10553     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
10555     define i32 @test(i32 %X, ...) {
10556       ; Initialize variable argument processing
10557       %ap = alloca %struct.va_list
10558       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
10559       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
10561       ; Read a single integer argument
10562       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
10564       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
10565       %aq = alloca i8*
10566       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
10567       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
10568       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
10570       ; Stop processing of arguments.
10571       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
10572       ret i32 %tmp
10573     }
10575     declare void @llvm.va_start(i8*)
10576     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
10577     declare void @llvm.va_end(i8*)
10579 .. _int_va_start:
10581 '``llvm.va_start``' Intrinsic
10582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10584 Syntax:
10585 """""""
10589       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
10591 Overview:
10592 """""""""
10594 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
10595 subsequent use by ``va_arg``.
10597 Arguments:
10598 """"""""""
10600 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10602 Semantics:
10603 """"""""""
10605 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
10606 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
10607 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
10608 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
10609 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
10610 to know the last argument of the function as the compiler can figure
10611 that out.
10613 '``llvm.va_end``' Intrinsic
10614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10616 Syntax:
10617 """""""
10621       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
10623 Overview:
10624 """""""""
10626 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
10627 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
10629 Arguments:
10630 """"""""""
10632 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
10634 Semantics:
10635 """"""""""
10637 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
10638 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
10639 element to which the argument points. Calls to
10640 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
10641 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
10642 ``llvm.va_end``.
10644 .. _int_va_copy:
10646 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
10647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10649 Syntax:
10650 """""""
10654       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
10656 Overview:
10657 """""""""
10659 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
10660 from the source argument list to the destination argument list.
10662 Arguments:
10663 """"""""""
10665 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10666 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
10668 Semantics:
10669 """"""""""
10671 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
10672 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
10673 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
10674 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
10675 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
10677 Accurate Garbage Collection Intrinsics
10678 --------------------------------------
10680 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
10681 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
10682 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
10683 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
10685 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
10686 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
10687 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
10688 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
10689 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
10690 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
10692 Experimental Statepoint Intrinsics
10693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10695 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
10696 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
10697 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
10698 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
10699 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
10700 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
10701 described in :doc:`Statepoints`.
10703 .. _int_gcroot:
10705 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
10706 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10708 Syntax:
10709 """""""
10713       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
10715 Overview:
10716 """""""""
10718 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
10719 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
10721 Arguments:
10722 """"""""""
10724 The first argument specifies the address of a stack object that contains
10725 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
10726 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
10727 root.
10729 Semantics:
10730 """"""""""
10732 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
10733 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
10734 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
10735 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
10736 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
10738 .. _int_gcread:
10740 '``llvm.gcread``' Intrinsic
10741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10743 Syntax:
10744 """""""
10748       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
10750 Overview:
10751 """""""""
10753 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
10754 locations, allowing garbage collector implementations that require read
10755 barriers.
10757 Arguments:
10758 """"""""""
10760 The second argument is the address to read from, which should be an
10761 address allocated from the garbage collector. The first object is a
10762 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
10763 runtime (otherwise null).
10765 Semantics:
10766 """"""""""
10768 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
10769 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10770 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
10771 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10772 algorithm <gc>`.
10774 .. _int_gcwrite:
10776 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
10777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10779 Syntax:
10780 """""""
10784       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
10786 Overview:
10787 """""""""
10789 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
10790 locations, allowing garbage collector implementations that require write
10791 barriers (such as generational or reference counting collectors).
10793 Arguments:
10794 """"""""""
10796 The first argument is the reference to store, the second is the start of
10797 the object to store it to, and the third is the address of the field of
10798 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
10799 object, Obj may be null.
10801 Semantics:
10802 """"""""""
10804 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
10805 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10806 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
10807 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10808 algorithm <gc>`.
10810 Code Generator Intrinsics
10811 -------------------------
10813 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
10814 may only be implemented with code generator support.
10816 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
10817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10819 Syntax:
10820 """""""
10824       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
10826 Overview:
10827 """""""""
10829 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
10830 target-specific value indicating the return address of the current
10831 function or one of its callers.
10833 Arguments:
10834 """"""""""
10836 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10837 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
10838 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10839 value.
10841 Semantics:
10842 """"""""""
10844 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
10845 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
10846 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10847 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10848 used for debugging purposes.
10850 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10851 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10852 of the obvious source-language caller.
10854 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
10855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10857 Syntax:
10858 """""""
10862       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
10864 Overview:
10865 """""""""
10867 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
10868 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
10869 current function is stored.
10871 Semantics:
10872 """"""""""
10874 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10875 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10876 of the obvious source-language caller.
10878 This intrinsic is only implemented for x86 and aarch64.
10880 '``llvm.sponentry``' Intrinsic
10881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10883 Syntax:
10884 """""""
10888       declare i8* @llvm.sponentry()
10890 Overview:
10891 """""""""
10893 The '``llvm.sponentry``' intrinsic returns the stack pointer value at
10894 the entry of the current function calling this intrinsic.
10896 Semantics:
10897 """"""""""
10899 Note this intrinsic is only verified on AArch64.
10901 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
10902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10904 Syntax:
10905 """""""
10909       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
10911 Overview:
10912 """""""""
10914 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
10915 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
10917 Arguments:
10918 """"""""""
10920 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10921 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
10922 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10923 value.
10925 Semantics:
10926 """"""""""
10928 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
10929 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
10930 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10931 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10932 used for debugging purposes.
10934 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10935 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10936 of the obvious source-language caller.
10938 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
10939 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10941 Syntax:
10942 """""""
10946       declare void @llvm.localescape(...)
10947       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
10949 Overview:
10950 """""""""
10952 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
10953 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
10954 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
10955 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
10957 Arguments:
10958 """"""""""
10960 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
10961 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
10962 once, and it can only do so from the entry block.
10964 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
10965 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
10966 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
10967 other modules.
10969 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
10970 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
10971 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
10972 pointer in platform-specific ways.
10974 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
10975 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
10977 Semantics:
10978 """"""""""
10980 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
10981 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
10982 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
10983 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
10984 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
10985 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
10986 '``llvm.localrecover``'.
10988 .. _int_read_register:
10989 .. _int_write_register:
10991 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
10992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10994 Syntax:
10995 """""""
10999       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
11000       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
11001       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
11002       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
11003       !0 = !{!"sp\00"}
11005 Overview:
11006 """""""""
11008 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
11009 provides access to the named register. The register must be valid on
11010 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
11011 with the register being read.
11013 Semantics:
11014 """"""""""
11016 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
11017 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
11018 the current value of the register, where possible.
11020 This is useful to implement named register global variables that need
11021 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
11022 bare-metal programs including OS kernels.
11024 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
11025 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
11026 allocatable registers are not supported.
11028 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
11029 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
11030 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
11031 registers.
11033 .. _int_stacksave:
11035 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
11036 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11038 Syntax:
11039 """""""
11043       declare i8* @llvm.stacksave()
11045 Overview:
11046 """""""""
11048 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
11049 of the function stack, for use with
11050 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
11051 implementing language features like scoped automatic variable sized
11052 arrays in C99.
11054 Semantics:
11055 """"""""""
11057 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
11058 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
11059 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
11060 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
11061 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
11062 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
11063 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
11065 .. _int_stackrestore:
11067 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
11068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11070 Syntax:
11071 """""""
11075       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
11077 Overview:
11078 """""""""
11080 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
11081 the function stack to the state it was in when the corresponding
11082 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
11083 useful for implementing language features like scoped automatic variable
11084 sized arrays in C99.
11086 Semantics:
11087 """"""""""
11089 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
11091 .. _int_get_dynamic_area_offset:
11093 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
11094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11096 Syntax:
11097 """""""
11101       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
11102       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
11104 Overview:
11105 """""""""
11107       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
11108       get the offset from native stack pointer to the address of the most
11109       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
11110       intendend for use in combination with
11111       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
11112       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
11113       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
11115 Semantics:
11116 """"""""""
11118       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
11119       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
11120       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
11121       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
11122       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
11123       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
11124       one past the end of the most recent dynamic alloca.
11126       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
11127       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
11128       compile-time-known constant value.
11130       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
11131       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
11133 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
11134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11136 Syntax:
11137 """""""
11141       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
11143 Overview:
11144 """""""""
11146 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
11147 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
11148 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
11149 its performance characteristics.
11151 Arguments:
11152 """"""""""
11154 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
11155 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
11156 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
11157 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
11158 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
11159 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
11160 arguments must be constant integers.
11162 Semantics:
11163 """"""""""
11165 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
11166 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
11167 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
11168 the processor cache for better performance.
11170 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
11171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11173 Syntax:
11174 """""""
11178       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
11180 Overview:
11181 """""""""
11183 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
11184 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
11185 method is target specific, but it is expected that the marker will use
11186 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
11187 guarantees that it will remain with any specific instruction after
11188 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
11189 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
11190 allow correlations of simulation runs.
11192 Arguments:
11193 """"""""""
11195 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
11197 Semantics:
11198 """"""""""
11200 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
11201 that do not support this intrinsic may ignore it.
11203 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
11204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11206 Syntax:
11207 """""""
11211       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
11213 Overview:
11214 """""""""
11216 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
11217 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
11218 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
11219 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
11220 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
11221 timings.
11223 Semantics:
11224 """"""""""
11226 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
11227 memory. Implementations are allowed to either return a application
11228 specific value or a system wide value. On backends without support, this
11229 is lowered to a constant 0.
11231 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
11232 running at and the host platform.
11234 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
11235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11237 Syntax:
11238 """""""
11242       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
11244 Overview:
11245 """""""""
11247 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
11248 in the specified range to the execution unit of the processor. On
11249 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
11250 flushes the instruction cache.
11252 Semantics:
11253 """"""""""
11255 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
11256 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
11257 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
11258 instructions or a system call, if cache flushing requires special
11259 privileges.
11261 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
11262 time library.
11264 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
11265 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
11267 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
11268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11270 Syntax:
11271 """""""
11275       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
11276                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
11278 Overview:
11279 """""""""
11281 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
11282 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
11283 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
11284 program at runtime.
11286 Arguments:
11287 """"""""""
11289 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11290 name of the entity being instrumented. This should generally be the
11291 (mangled) function name for a set of counters.
11293 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11294 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
11295 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
11296 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
11297 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
11299 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
11300 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
11302 Semantics:
11303 """"""""""
11305 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
11306 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
11307 structures and the code to increment the appropriate value, in a
11308 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
11309 the ``llvm-profdata`` tool.
11311 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
11312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11314 Syntax:
11315 """""""
11319       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
11320                                                   i32 <num-counters>,
11321                                                   i32 <index>, i64 <step>)
11323 Overview:
11324 """""""""
11326 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
11327 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
11328 argument to specify the step of the increment.
11330 Arguments:
11331 """"""""""
11332 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
11333 intrinsic.
11335 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
11337 Semantics:
11338 """"""""""
11339 See description of '``llvm.instrprof.increment``' instrinsic.
11342 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
11343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11345 Syntax:
11346 """""""
11350       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
11351                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
11352                                                  i32 <index>)
11354 Overview:
11355 """""""""
11357 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
11358 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
11359 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
11360 instrumented expressions take in a program at runtime.
11362 Arguments:
11363 """"""""""
11365 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11366 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
11367 (mangled) function name for a set of counters.
11369 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11370 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
11371 is an error if ``hash`` differs between two instances of
11372 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
11374 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
11375 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
11376 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
11377 supported value profiling kinds are enumerated through the
11378 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
11379 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
11380 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
11382 Semantics:
11383 """"""""""
11385 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
11386 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
11387 pass will generate the appropriate data structures and replace the
11388 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
11389 runtime library with proper arguments.
11391 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
11392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11394 Syntax:
11395 """""""
11399       declare i8* @llvm.thread.pointer()
11401 Overview:
11402 """""""""
11404 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
11405 pointer.
11407 Semantics:
11408 """"""""""
11410 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
11411 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
11412 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
11413 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
11414 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
11415 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
11416 this intrinsic.
11418 Standard C Library Intrinsics
11419 -----------------------------
11421 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
11422 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
11423 information about the alignment of the pointer arguments to the code
11424 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
11426 .. _int_memcpy:
11428 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
11429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11431 Syntax:
11432 """""""
11434 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
11435 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
11436 support all bit widths however.
11440       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11441                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11442       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11443                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11445 Overview:
11446 """""""""
11448 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11449 source location to the destination location.
11451 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
11452 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
11453 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
11455 Arguments:
11456 """"""""""
11458 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11459 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11460 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11461 boolean indicating a volatile access.
11463 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11464 for the first and second arguments.
11466 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
11467 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11468 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11470 Semantics:
11471 """"""""""
11473 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11474 source location to the destination location, which are not allowed to
11475 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
11476 to be aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11477 the argument.
11479 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11480 be appropriately aligned.
11482 .. _int_memmove:
11484 '``llvm.memmove``' Intrinsic
11485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11487 Syntax:
11488 """""""
11490 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
11491 bit width and for different address space. Not all targets support all
11492 bit widths however.
11496       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11497                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11498       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11499                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11501 Overview:
11502 """""""""
11504 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
11505 source location to the destination location. It is similar to the
11506 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
11507 overlap.
11509 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
11510 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
11511 argument and the pointers can be in specified address spaces.
11513 Arguments:
11514 """"""""""
11516 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11517 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11518 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11519 boolean indicating a volatile access.
11521 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11522 for the first and second arguments.
11524 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
11525 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
11526 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11528 Semantics:
11529 """"""""""
11531 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11532 source location to the destination location, which may overlap. It
11533 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
11534 aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11535 the argument.
11537 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11538 be appropriately aligned.
11540 .. _int_memset:
11542 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
11543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11545 Syntax:
11546 """""""
11548 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
11549 bit width and for different address spaces. However, not all targets
11550 support all bit widths.
11554       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
11555                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11556       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
11557                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11559 Overview:
11560 """""""""
11562 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
11563 particular byte value.
11565 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
11566 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
11567 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
11569 Arguments:
11570 """"""""""
11572 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
11573 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
11574 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
11575 is a boolean indicating a volatile access.
11577 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11578 for the first arguments.
11580 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
11581 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11582 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11584 Semantics:
11585 """"""""""
11587 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
11588 at the destination location. If the argument is known to be
11589 aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11590 the argument.
11592 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11593 be appropriately aligned.
11595 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
11596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11598 Syntax:
11599 """""""
11601 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
11602 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11603 all types however.
11607       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
11608       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
11609       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
11610       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
11611       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11613 Overview:
11614 """""""""
11616 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
11618 Arguments:
11619 """"""""""
11621 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11623 Semantics:
11624 """"""""""
11626 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
11627 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
11628 matches a conforming libm implementation.
11630 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11631 using a less accurate calculation.
11633 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
11634 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11636 Syntax:
11637 """""""
11639 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
11640 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11641 all types however.
11645       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
11646       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
11647       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
11648       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
11649       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
11651 Overview:
11652 """""""""
11654 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11655 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
11656 multiplications is not defined. When a vector of floating-point type is
11657 used, the second argument remains a scalar integer value.
11659 Arguments:
11660 """"""""""
11662 The second argument is an integer power, and the first is a value to
11663 raise to that power.
11665 Semantics:
11666 """"""""""
11668 This function returns the first value raised to the second power with an
11669 unspecified sequence of rounding operations.
11671 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
11672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11674 Syntax:
11675 """""""
11677 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
11678 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11679 all types however.
11683       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
11684       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
11685       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
11686       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
11687       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11689 Overview:
11690 """""""""
11692 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
11694 Arguments:
11695 """"""""""
11697 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11699 Semantics:
11700 """"""""""
11702 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
11703 trapping or setting ``errno``.
11705 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11706 using a less accurate calculation.
11708 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
11709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11711 Syntax:
11712 """""""
11714 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
11715 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11716 all types however.
11720       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
11721       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
11722       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
11723       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
11724       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11726 Overview:
11727 """""""""
11729 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
11731 Arguments:
11732 """"""""""
11734 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11736 Semantics:
11737 """"""""""
11739 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
11740 trapping or setting ``errno``.
11742 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11743 using a less accurate calculation.
11745 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
11746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11748 Syntax:
11749 """""""
11751 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
11752 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11753 all types however.
11757       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
11758       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
11759       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
11760       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
11761       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
11763 Overview:
11764 """""""""
11766 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11767 specified (positive or negative) power.
11769 Arguments:
11770 """"""""""
11772 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11774 Semantics:
11775 """"""""""
11777 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
11778 trapping or setting ``errno``.
11780 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11781 using a less accurate calculation.
11783 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
11784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11786 Syntax:
11787 """""""
11789 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
11790 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11791 all types however.
11795       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
11796       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
11797       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
11798       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
11799       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11801 Overview:
11802 """""""""
11804 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
11805 value.
11807 Arguments:
11808 """"""""""
11810 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11812 Semantics:
11813 """"""""""
11815 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
11816 trapping or setting ``errno``.
11818 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11819 using a less accurate calculation.
11821 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
11822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11824 Syntax:
11825 """""""
11827 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
11828 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11829 all types however.
11833       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
11834       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
11835       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
11836       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
11837       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11839 Overview:
11840 """""""""
11842 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
11843 specified value.
11845 Arguments:
11846 """"""""""
11848 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11850 Semantics:
11851 """"""""""
11853 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
11854 trapping or setting ``errno``.
11856 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11857 using a less accurate calculation.
11859 '``llvm.log.*``' Intrinsic
11860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11862 Syntax:
11863 """""""
11865 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
11866 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11867 all types however.
11871       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
11872       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
11873       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
11874       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
11875       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11877 Overview:
11878 """""""""
11880 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
11881 value.
11883 Arguments:
11884 """"""""""
11886 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11888 Semantics:
11889 """"""""""
11891 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
11892 trapping or setting ``errno``.
11894 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11895 using a less accurate calculation.
11897 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
11898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11900 Syntax:
11901 """""""
11903 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
11904 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11905 all types however.
11909       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
11910       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
11911       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
11912       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
11913       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11915 Overview:
11916 """""""""
11918 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
11919 specified value.
11921 Arguments:
11922 """"""""""
11924 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11926 Semantics:
11927 """"""""""
11929 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
11930 trapping or setting ``errno``.
11932 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11933 using a less accurate calculation.
11935 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
11936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11938 Syntax:
11939 """""""
11941 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
11942 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11943 all types however.
11947       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
11948       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
11949       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
11950       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
11951       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11953 Overview:
11954 """""""""
11956 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
11957 value.
11959 Arguments:
11960 """"""""""
11962 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11964 Semantics:
11965 """"""""""
11967 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
11968 trapping or setting ``errno``.
11970 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11971 using a less accurate calculation.
11973 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
11974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11976 Syntax:
11977 """""""
11979 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
11980 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11981 all types however.
11985       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
11986       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
11987       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
11988       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
11989       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
11991 Overview:
11992 """""""""
11994 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
11996 Arguments:
11997 """"""""""
11999 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
12001 Semantics:
12002 """"""""""
12004 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
12005 trapping or setting ``errno``.
12007 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12008 using a less accurate calculation.
12010 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
12011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12013 Syntax:
12014 """""""
12016 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
12017 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12018 all types however.
12022       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
12023       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
12024       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
12025       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
12026       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
12028 Overview:
12029 """""""""
12031 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
12032 operand.
12034 Arguments:
12035 """"""""""
12037 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12038 type.
12040 Semantics:
12041 """"""""""
12043 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
12044 would, and handles error conditions in the same way.
12046 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
12047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12049 Syntax:
12050 """""""
12052 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
12053 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12054 all types however.
12058       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
12059       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
12060       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12061       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12062       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12064 Overview:
12065 """""""""
12067 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
12068 arguments.
12071 Arguments:
12072 """"""""""
12074 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12075 type.
12077 Semantics:
12078 """"""""""
12080 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, except for handling of
12081 signaling NaNs. This match's the behavior of libm's fmin.
12083 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
12084 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
12085 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
12086 equal to both operands. This means that fmin(+/-0.0, +/-0.0) could
12087 return either -0.0 or 0.0.
12089 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
12090 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
12091 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
12092 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
12093 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
12094 ``llvm.canonicalize``).
12097 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
12098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12100 Syntax:
12101 """""""
12103 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
12104 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12105 all types however.
12109       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
12110       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
12111       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
12112       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12113       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
12115 Overview:
12116 """""""""
12118 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
12119 arguments.
12122 Arguments:
12123 """"""""""
12125 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12126 type.
12128 Semantics:
12129 """"""""""
12130 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum except for the handling of
12131 signaling NaNs. This matches the behavior of libm's fmax.
12133 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
12134 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
12135 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
12136 equal to both operands. This means that fmax(+/-0.0, +/-0.0) could
12137 return either -0.0 or 0.0.
12139 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
12140 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
12141 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
12142 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
12143 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
12144 ``llvm.canonicalize``).
12146 '``llvm.minimum.*``' Intrinsic
12147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12149 Syntax:
12150 """""""
12152 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minimum`` on any
12153 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12154 all types however.
12158       declare float     @llvm.minimum.f32(float %Val0, float %Val1)
12159       declare double    @llvm.minimum.f64(double %Val0, double %Val1)
12160       declare x86_fp80  @llvm.minimum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12161       declare fp128     @llvm.minimum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12162       declare ppc_fp128 @llvm.minimum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12164 Overview:
12165 """""""""
12167 The '``llvm.minimum.*``' intrinsics return the minimum of the two
12168 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
12171 Arguments:
12172 """"""""""
12174 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12175 type.
12177 Semantics:
12178 """"""""""
12179 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the lesser
12180 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
12181 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
12182 IEEE 754-2018.
12184 '``llvm.maximum.*``' Intrinsic
12185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12187 Syntax:
12188 """""""
12190 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maximum`` on any
12191 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12192 all types however.
12196       declare float     @llvm.maximum.f32(float %Val0, float %Val1)
12197       declare double    @llvm.maximum.f64(double %Val0, double %Val1)
12198       declare x86_fp80  @llvm.maximum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12199       declare fp128     @llvm.maximum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12200       declare ppc_fp128 @llvm.maximum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12202 Overview:
12203 """""""""
12205 The '``llvm.maximum.*``' intrinsics return the maximum of the two
12206 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
12209 Arguments:
12210 """"""""""
12212 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12213 type.
12215 Semantics:
12216 """"""""""
12217 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the greater
12218 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
12219 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
12220 IEEE 754-2018.
12222 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
12223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12225 Syntax:
12226 """""""
12228 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
12229 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12230 all types however.
12234       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
12235       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
12236       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
12237       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
12238       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
12240 Overview:
12241 """""""""
12243 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
12244 first operand and the sign of the second operand.
12246 Arguments:
12247 """"""""""
12249 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12250 type.
12252 Semantics:
12253 """"""""""
12255 This function returns the same values as the libm ``copysign``
12256 functions would, and handles error conditions in the same way.
12258 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
12259 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12261 Syntax:
12262 """""""
12264 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
12265 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12266 all types however.
12270       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
12271       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
12272       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
12273       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
12274       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12276 Overview:
12277 """""""""
12279 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
12281 Arguments:
12282 """"""""""
12284 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12285 type.
12287 Semantics:
12288 """"""""""
12290 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
12291 would, and handles error conditions in the same way.
12293 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
12294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12296 Syntax:
12297 """""""
12299 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
12300 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12301 all types however.
12305       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
12306       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
12307       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
12308       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
12309       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12311 Overview:
12312 """""""""
12314 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
12316 Arguments:
12317 """"""""""
12319 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12320 type.
12322 Semantics:
12323 """"""""""
12325 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
12326 would, and handles error conditions in the same way.
12328 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
12329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12331 Syntax:
12332 """""""
12334 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
12335 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12336 all types however.
12340       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
12341       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
12342       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
12343       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
12344       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12346 Overview:
12347 """""""""
12349 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12350 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
12352 Arguments:
12353 """"""""""
12355 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12356 type.
12358 Semantics:
12359 """"""""""
12361 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
12362 would, and handles error conditions in the same way.
12364 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
12365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12367 Syntax:
12368 """""""
12370 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
12371 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12372 all types however.
12376       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
12377       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
12378       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
12379       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
12380       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12382 Overview:
12383 """""""""
12385 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12386 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
12387 operand isn't an integer.
12389 Arguments:
12390 """"""""""
12392 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12393 type.
12395 Semantics:
12396 """"""""""
12398 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
12399 would, and handles error conditions in the same way.
12401 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
12402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12404 Syntax:
12405 """""""
12407 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
12408 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12409 all types however.
12413       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
12414       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
12415       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
12416       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
12417       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12419 Overview:
12420 """""""""
12422 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12423 nearest integer.
12425 Arguments:
12426 """"""""""
12428 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12429 type.
12431 Semantics:
12432 """"""""""
12434 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
12435 functions would, and handles error conditions in the same way.
12437 '``llvm.round.*``' Intrinsic
12438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12440 Syntax:
12441 """""""
12443 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
12444 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12445 all types however.
12449       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
12450       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
12451       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
12452       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
12453       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12455 Overview:
12456 """""""""
12458 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12459 nearest integer.
12461 Arguments:
12462 """"""""""
12464 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12465 type.
12467 Semantics:
12468 """"""""""
12470 This function returns the same values as the libm ``round``
12471 functions would, and handles error conditions in the same way.
12473 '``llvm.lround.*``' Intrinsic
12474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12476 Syntax:
12477 """""""
12479 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.lround`` on any
12480 floating-point type. Not all targets support all types however.
12484       declare i32 @llvm.lround.i32.f32(float %Val)
12485       declare i32 @llvm.lround.i32.f64(double %Val)
12486       declare i32 @llvm.lround.i32.f80(float %Val)
12487       declare i32 @llvm.lround.i32.f128(double %Val)
12488       declare i32 @llvm.lround.i32.ppcf128(double %Val)
12490       declare i64 @llvm.lround.i64.f32(float %Val)
12491       declare i64 @llvm.lround.i64.f64(double %Val)
12492       declare i64 @llvm.lround.i64.f80(float %Val)
12493       declare i64 @llvm.lround.i64.f128(double %Val)
12494       declare i64 @llvm.lround.i64.ppcf128(double %Val)
12496 Overview:
12497 """""""""
12499 The '``llvm.lround.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12500 nearest integer.
12502 Arguments:
12503 """"""""""
12505 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12507 Semantics:
12508 """"""""""
12510 This function returns the same values as the libm ``lround``
12511 functions would, but without setting errno.
12513 '``llvm.llround.*``' Intrinsic
12514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12516 Syntax:
12517 """""""
12519 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.llround`` on any
12520 floating-point type. Not all targets support all types however.
12524       declare i64 @llvm.lround.i64.f32(float %Val)
12525       declare i64 @llvm.lround.i64.f64(double %Val)
12526       declare i64 @llvm.lround.i64.f80(float %Val)
12527       declare i64 @llvm.lround.i64.f128(double %Val)
12528       declare i64 @llvm.lround.i64.ppcf128(double %Val)
12530 Overview:
12531 """""""""
12533 The '``llvm.llround.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12534 nearest integer.
12536 Arguments:
12537 """"""""""
12539 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12541 Semantics:
12542 """"""""""
12544 This function returns the same values as the libm ``llround``
12545 functions would, but without setting errno.
12547 '``llvm.lrint.*``' Intrinsic
12548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12550 Syntax:
12551 """""""
12553 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.lrint`` on any
12554 floating-point type. Not all targets support all types however.
12558       declare i32 @llvm.lrint.i32.f32(float %Val)
12559       declare i32 @llvm.lrint.i32.f64(double %Val)
12560       declare i32 @llvm.lrint.i32.f80(float %Val)
12561       declare i32 @llvm.lrint.i32.f128(double %Val)
12562       declare i32 @llvm.lrint.i32.ppcf128(double %Val)
12564       declare i64 @llvm.lrint.i64.f32(float %Val)
12565       declare i64 @llvm.lrint.i64.f64(double %Val)
12566       declare i64 @llvm.lrint.i64.f80(float %Val)
12567       declare i64 @llvm.lrint.i64.f128(double %Val)
12568       declare i64 @llvm.lrint.i64.ppcf128(double %Val)
12570 Overview:
12571 """""""""
12573 The '``llvm.lrint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12574 nearest integer.
12576 Arguments:
12577 """"""""""
12579 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12581 Semantics:
12582 """"""""""
12584 This function returns the same values as the libm ``lrint``
12585 functions would, but without setting errno.
12587 '``llvm.llrint.*``' Intrinsic
12588 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12590 Syntax:
12591 """""""
12593 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.llrint`` on any
12594 floating-point type. Not all targets support all types however.
12598       declare i64 @llvm.llrint.i64.f32(float %Val)
12599       declare i64 @llvm.llrint.i64.f64(double %Val)
12600       declare i64 @llvm.llrint.i64.f80(float %Val)
12601       declare i64 @llvm.llrint.i64.f128(double %Val)
12602       declare i64 @llvm.llrint.i64.ppcf128(double %Val)
12604 Overview:
12605 """""""""
12607 The '``llvm.llrint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12608 nearest integer.
12610 Arguments:
12611 """"""""""
12613 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12615 Semantics:
12616 """"""""""
12618 This function returns the same values as the libm ``llrint``
12619 functions would, but without setting errno.
12621 Bit Manipulation Intrinsics
12622 ---------------------------
12624 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
12625 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
12627 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
12628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12630 Syntax:
12631 """""""
12633 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
12634 integer type.
12638       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
12639       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
12640       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
12641       declare <4 x i32> @llvm.bitreverse.v4i32(<4 x i32> <id>)
12643 Overview:
12644 """""""""
12646 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
12647 bitpattern of an integer value or vector of integer values; for example
12648 ``0b10110110`` becomes ``0b01101101``.
12650 Semantics:
12651 """"""""""
12653 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
12654 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output. The vector
12655 intrinsics, such as ``llvm.bitreverse.v4i32``, operate on a per-element
12656 basis and the element order is not affected.
12658 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
12659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12661 Syntax:
12662 """""""
12664 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
12665 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
12669       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
12670       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
12671       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
12672       declare <4 x i32> @llvm.bswap.v4i32(<4 x i32> <id>)
12674 Overview:
12675 """""""""
12677 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap an integer
12678 value or vector of integer values with an even number of bytes (positive
12679 multiple of 16 bits).
12681 Semantics:
12682 """"""""""
12684 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
12685 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
12686 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
12687 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
12688 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
12689 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
12690 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
12691 respectively). The vector intrinsics, such as ``llvm.bswap.v4i32``,
12692 operate on a per-element basis and the element order is not affected.
12694 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
12695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12697 Syntax:
12698 """""""
12700 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
12701 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
12702 support all bit widths or vector types, however.
12706       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
12707       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
12708       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
12709       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
12710       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
12711       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
12713 Overview:
12714 """""""""
12716 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
12717 in a value.
12719 Arguments:
12720 """"""""""
12722 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
12723 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
12724 match the argument type.
12726 Semantics:
12727 """"""""""
12729 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
12730 each element of a vector.
12732 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
12733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12735 Syntax:
12736 """""""
12738 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
12739 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
12740 targets support all bit widths or vector types, however.
12744       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12745       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12746       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12747       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12748       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12749       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12751 Overview:
12752 """""""""
12754 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
12755 leading zeros in a variable.
12757 Arguments:
12758 """"""""""
12760 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12761 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12762 type must match the first argument type.
12764 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12765 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12766 defined result. Historically some architectures did not provide a
12767 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12768 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12770 Semantics:
12771 """"""""""
12773 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
12774 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
12775 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
12776 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12777 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
12779 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
12780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12782 Syntax:
12783 """""""
12785 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
12786 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
12787 support all bit widths or vector types, however.
12791       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12792       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12793       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12794       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12795       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12796       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12798 Overview:
12799 """""""""
12801 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
12802 trailing zeros.
12804 Arguments:
12805 """"""""""
12807 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12808 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12809 type must match the first argument type.
12811 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12812 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12813 defined result. Historically some architectures did not provide a
12814 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12815 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12817 Semantics:
12818 """"""""""
12820 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
12821 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
12822 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
12823 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12824 ``llvm.cttz(2) = 1``.
12826 .. _int_overflow:
12828 '``llvm.fshl.*``' Intrinsic
12829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12831 Syntax:
12832 """""""
12834 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshl`` on any
12835 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12836 support all bit widths or vector types, however.
12840       declare i8  @llvm.fshl.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12841       declare i67 @llvm.fshl.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12842       declare <2 x i32> @llvm.fshl.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12844 Overview:
12845 """""""""
12847 The '``llvm.fshl``' family of intrinsic functions performs a funnel shift left:
12848 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12849 bits of the wide value), the combined value is shifted left, and the most
12850 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
12851 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
12852 to a rotate left operation. For vector types, the operation occurs for each
12853 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
12854 modulo the element size of the arguments.
12856 Arguments:
12857 """"""""""
12859 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12860 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12861 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12862 have the same type.
12864 Example:
12865 """"""""
12867 .. code-block:: text
12869       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: msb_extract((concat(x, y) << (z % 8)), 8)
12870       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 128 (0b10000000)
12871       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 120 (0b01111000)
12872       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 0   (0b00000000)
12874 '``llvm.fshr.*``' Intrinsic
12875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12877 Syntax:
12878 """""""
12880 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshr`` on any
12881 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12882 support all bit widths or vector types, however.
12886       declare i8  @llvm.fshr.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12887       declare i67 @llvm.fshr.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12888       declare <2 x i32> @llvm.fshr.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12890 Overview:
12891 """""""""
12893 The '``llvm.fshr``' family of intrinsic functions performs a funnel shift right:
12894 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12895 bits of the wide value), the combined value is shifted right, and the least
12896 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
12897 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
12898 to a rotate right operation. For vector types, the operation occurs for each
12899 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
12900 modulo the element size of the arguments.
12902 Arguments:
12903 """"""""""
12905 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12906 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12907 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12908 have the same type.
12910 Example:
12911 """"""""
12913 .. code-block:: text
12915       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: lsb_extract((concat(x, y) >> (z % 8)), 8)
12916       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 254 (0b11111110)
12917       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 225 (0b11100001)
12918       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 255 (0b11111111)
12920 Arithmetic with Overflow Intrinsics
12921 -----------------------------------
12923 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
12925 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
12926 element of this struct contains the result of the corresponding
12927 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
12928 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
12929 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
12930 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
12931 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
12933 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
12934 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
12935 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
12936 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
12937 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
12938 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
12939 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
12941 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
12942 values.
12944 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
12945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12947 Syntax:
12948 """""""
12950 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
12951 on any integer bit width or vectors of integers.
12955       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12956       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12957       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12958       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.sadd.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
12960 Overview:
12961 """""""""
12963 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12964 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
12965 occurred during the signed summation.
12967 Arguments:
12968 """"""""""
12970 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12971 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12972 bit width. The second element of the result structure must be of type
12973 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12974 addition.
12976 Semantics:
12977 """"""""""
12979 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12980 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
12981 first element of which is the signed summation, and the second element
12982 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
12983 overflow.
12985 Examples:
12986 """""""""
12988 .. code-block:: llvm
12990       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12991       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12992       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12993       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12995 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
12996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12998 Syntax:
12999 """""""
13001 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
13002 on any integer bit width or vectors of integers.
13006       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13007       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13008       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13009       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.uadd.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13011 Overview:
13012 """""""""
13014 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13015 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
13016 occurred during the unsigned summation.
13018 Arguments:
13019 """"""""""
13021 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13022 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13023 bit width. The second element of the result structure must be of type
13024 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13025 addition.
13027 Semantics:
13028 """"""""""
13030 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13031 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
13032 first element of which is the sum, and the second element of which is a
13033 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
13035 Examples:
13036 """""""""
13038 .. code-block:: llvm
13040       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13041       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13042       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13043       br i1 %obit, label %carry, label %normal
13045 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
13046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13048 Syntax:
13049 """""""
13051 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
13052 on any integer bit width or vectors of integers.
13056       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13057       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13058       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13059       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.ssub.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13061 Overview:
13062 """""""""
13064 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13065 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
13066 overflow occurred during the signed subtraction.
13068 Arguments:
13069 """"""""""
13071 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13072 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13073 bit width. The second element of the result structure must be of type
13074 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
13075 subtraction.
13077 Semantics:
13078 """"""""""
13080 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13081 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
13082 first element of which is the subtraction, and the second element of
13083 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
13084 overflow.
13086 Examples:
13087 """""""""
13089 .. code-block:: llvm
13091       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13092       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13093       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13094       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13096 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
13097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13099 Syntax:
13100 """""""
13102 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
13103 on any integer bit width or vectors of integers.
13107       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13108       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13109       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13110       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.usub.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13112 Overview:
13113 """""""""
13115 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13116 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
13117 overflow occurred during the unsigned subtraction.
13119 Arguments:
13120 """"""""""
13122 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13123 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13124 bit width. The second element of the result structure must be of type
13125 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13126 subtraction.
13128 Semantics:
13129 """"""""""
13131 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13132 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
13133 the first element of which is the subtraction, and the second element of
13134 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
13135 overflow.
13137 Examples:
13138 """""""""
13140 .. code-block:: llvm
13142       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13143       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13144       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13145       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13147 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
13148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13150 Syntax:
13151 """""""
13153 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
13154 on any integer bit width or vectors of integers.
13158       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13159       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13160       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13161       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.smul.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13163 Overview:
13164 """""""""
13166 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13167 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
13168 overflow occurred during the signed multiplication.
13170 Arguments:
13171 """"""""""
13173 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13174 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13175 bit width. The second element of the result structure must be of type
13176 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
13177 multiplication.
13179 Semantics:
13180 """"""""""
13182 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13183 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
13184 the first element of which is the multiplication, and the second element
13185 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
13186 overflow.
13188 Examples:
13189 """""""""
13191 .. code-block:: llvm
13193       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13194       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13195       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13196       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13198 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
13199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13201 Syntax:
13202 """""""
13204 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
13205 on any integer bit width or vectors of integers.
13209       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13210       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13211       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13212       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.umul.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13214 Overview:
13215 """""""""
13217 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13218 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
13219 overflow occurred during the unsigned multiplication.
13221 Arguments:
13222 """"""""""
13224 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13225 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13226 bit width. The second element of the result structure must be of type
13227 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13228 multiplication.
13230 Semantics:
13231 """"""""""
13233 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13234 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
13235 the first element of which is the multiplication, and the second
13236 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
13237 resulted in an overflow.
13239 Examples:
13240 """""""""
13242 .. code-block:: llvm
13244       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13245       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13246       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13247       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13249 Saturation Arithmetic Intrinsics
13250 ---------------------------------
13252 Saturation arithmetic is a version of arithmetic in which operations are
13253 limited to a fixed range between a minimum and maximum value. If the result of
13254 an operation is greater than the maximum value, the result is set (or
13255 "clamped") to this maximum. If it is below the minimum, it is clamped to this
13256 minimum.
13259 '``llvm.sadd.sat.*``' Intrinsics
13260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13262 Syntax
13263 """""""
13265 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.sat``
13266 on any integer bit width or vectors of integers.
13270       declare i16 @llvm.sadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13271       declare i32 @llvm.sadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13272       declare i64 @llvm.sadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13273       declare <4 x i32> @llvm.sadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13275 Overview
13276 """""""""
13278 The '``llvm.sadd.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13279 saturation addition on the 2 arguments.
13281 Arguments
13282 """"""""""
13284 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13285 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13286 values that will undergo signed addition.
13288 Semantics:
13289 """"""""""
13291 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13292 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
13293 smallest signed value representable by this bit width.
13296 Examples
13297 """""""""
13299 .. code-block:: llvm
13301       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
13302       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 7
13303       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 2)  ; %res = -2
13304       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 -5)  ; %res = -8
13307 '``llvm.uadd.sat.*``' Intrinsics
13308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13310 Syntax
13311 """""""
13313 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.sat``
13314 on any integer bit width or vectors of integers.
13318       declare i16 @llvm.uadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13319       declare i32 @llvm.uadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13320       declare i64 @llvm.uadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13321       declare <4 x i32> @llvm.uadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13323 Overview
13324 """""""""
13326 The '``llvm.uadd.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13327 saturation addition on the 2 arguments.
13329 Arguments
13330 """"""""""
13332 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13333 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13334 values that will undergo unsigned addition.
13336 Semantics:
13337 """"""""""
13339 The maximum value this operation can clamp to is the largest unsigned value
13340 representable by the bit width of the arguments. Because this is an unsigned
13341 operation, the result will never saturate towards zero.
13344 Examples
13345 """""""""
13347 .. code-block:: llvm
13349       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
13350       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 11
13351       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 8, i4 8)  ; %res = 15
13354 '``llvm.ssub.sat.*``' Intrinsics
13355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13357 Syntax
13358 """""""
13360 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.sat``
13361 on any integer bit width or vectors of integers.
13365       declare i16 @llvm.ssub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13366       declare i32 @llvm.ssub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13367       declare i64 @llvm.ssub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13368       declare <4 x i32> @llvm.ssub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13370 Overview
13371 """""""""
13373 The '``llvm.ssub.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13374 saturation subtraction on the 2 arguments.
13376 Arguments
13377 """"""""""
13379 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13380 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13381 values that will undergo signed subtraction.
13383 Semantics:
13384 """"""""""
13386 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13387 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
13388 smallest signed value representable by this bit width.
13391 Examples
13392 """""""""
13394 .. code-block:: llvm
13396       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
13397       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = -4
13398       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 -4, i4 5)  ; %res = -8
13399       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 4, i4 -5)  ; %res = 7
13402 '``llvm.usub.sat.*``' Intrinsics
13403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13405 Syntax
13406 """""""
13408 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.sat``
13409 on any integer bit width or vectors of integers.
13413       declare i16 @llvm.usub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13414       declare i32 @llvm.usub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13415       declare i64 @llvm.usub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13416       declare <4 x i32> @llvm.usub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13418 Overview
13419 """""""""
13421 The '``llvm.usub.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13422 saturation subtraction on the 2 arguments.
13424 Arguments
13425 """"""""""
13427 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13428 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13429 values that will undergo unsigned subtraction.
13431 Semantics:
13432 """"""""""
13434 The minimum value this operation can clamp to is 0, which is the smallest
13435 unsigned value representable by the bit width of the unsigned arguments.
13436 Because this is an unsigned operation, the result will never saturate towards
13437 the largest possible value representable by this bit width.
13440 Examples
13441 """""""""
13443 .. code-block:: llvm
13445       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
13446       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = 0
13449 Fixed Point Arithmetic Intrinsics
13450 ---------------------------------
13452 A fixed point number represents a real data type for a number that has a fixed
13453 number of digits after a radix point (equivalent to the decimal point '.').
13454 The number of digits after the radix point is referred as the ``scale``. These
13455 are useful for representing fractional values to a specific precision. The
13456 following intrinsics perform fixed point arithmetic operations on 2 operands
13457 of the same scale, specified as the third argument.
13459 The `llvm.*mul.fix` family of intrinsic functions represents a multiplication
13460 of fixed point numbers through scaled integers. Therefore, fixed point
13461 multplication can be represented as
13464         %result = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 %a, i4 %b, i32 %scale)
13466         ; Expands to
13467         %a2 = sext i4 %a to i8
13468         %b2 = sext i4 %b to i8
13469         %mul = mul nsw nuw i8 %a, %b
13470         %scale2 = trunc i32 %scale to i8
13471         %r = ashr i8 %mul, i8 %scale2  ; this is for a target rounding down towards negative infinity
13472         %result = trunc i8 %r to i4
13474 For each of these functions, if the result cannot be represented exactly with
13475 the provided scale, the result is rounded. Rounding is unspecified since
13476 preferred rounding may vary for different targets. Rounding is specified
13477 through a target hook. Different pipelines should legalize or optimize this
13478 using the rounding specified by this hook if it is provided. Operations like
13479 constant folding, instruction combining, KnownBits, and ValueTracking should
13480 also use this hook, if provided, and not assume the direction of rounding. A
13481 rounded result must always be within one unit of precision from the true
13482 result. That is, the error between the returned result and the true result must
13483 be less than 1/2^(scale).
13486 '``llvm.smul.fix.*``' Intrinsics
13487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13489 Syntax
13490 """""""
13492 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.fix``
13493 on any integer bit width or vectors of integers.
13497       declare i16 @llvm.smul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13498       declare i32 @llvm.smul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13499       declare i64 @llvm.smul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13500       declare <4 x i32> @llvm.smul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13502 Overview
13503 """""""""
13505 The '``llvm.smul.fix``' family of intrinsic functions perform signed
13506 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
13508 Arguments
13509 """"""""""
13511 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13512 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
13513 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
13514 values that will undergo signed fixed point multiplication. The argument
13515 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13516 integer.
13518 Semantics:
13519 """"""""""
13521 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13522 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13523 in the third argument.
13525 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13526 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13527 direction is unspecified.
13529 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
13530 the fixed point type.
13533 Examples
13534 """""""""
13536 .. code-block:: llvm
13538       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13539       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13540       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -2, i32 1)  ; %res = -3 (1.5 x -1 = -1.5)
13542       ; The result in the following could be rounded up to -2 or down to -2.5
13543       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -3, i32 1)  ; %res = -5 (or -4) (1.5 x -1.5 = -2.25)
13546 '``llvm.umul.fix.*``' Intrinsics
13547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13549 Syntax
13550 """""""
13552 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.fix``
13553 on any integer bit width or vectors of integers.
13557       declare i16 @llvm.umul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13558       declare i32 @llvm.umul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13559       declare i64 @llvm.umul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13560       declare <4 x i32> @llvm.umul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13562 Overview
13563 """""""""
13565 The '``llvm.umul.fix``' family of intrinsic functions perform unsigned
13566 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
13568 Arguments
13569 """"""""""
13571 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13572 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
13573 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
13574 values that will undergo unsigned fixed point multiplication. The argument
13575 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13576 integer.
13578 Semantics:
13579 """"""""""
13581 This operation performs unsigned fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13582 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13583 in the third argument.
13585 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13586 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13587 direction is unspecified.
13589 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
13590 the fixed point type.
13593 Examples
13594 """""""""
13596 .. code-block:: llvm
13598       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13599       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13601       ; The result in the following could be rounded down to 3.5 or up to 4
13602       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 15, i4 1, i32 1)  ; %res = 7 (or 8) (7.5 x 0.5 = 3.75)
13605 '``llvm.smul.fix.sat.*``' Intrinsics
13606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13608 Syntax
13609 """""""
13611 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.fix.sat``
13612 on any integer bit width or vectors of integers.
13616       declare i16 @llvm.smul.fix.sat.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13617       declare i32 @llvm.smul.fix.sat.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13618       declare i64 @llvm.smul.fix.sat.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13619       declare <4 x i32> @llvm.smul.fix.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13621 Overview
13622 """""""""
13624 The '``llvm.smul.fix.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13625 fixed point saturation multiplication on 2 arguments of the same scale.
13627 Arguments
13628 """"""""""
13630 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13631 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13632 values that will undergo signed fixed point multiplication. The argument
13633 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13634 integer.
13636 Semantics:
13637 """"""""""
13639 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13640 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13641 in the third argument.
13643 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13644 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13645 direction is unspecified.
13647 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13648 representable by the bit width of the first 2 arguments. The minimum value is the
13649 smallest signed value representable by this bit width.
13652 Examples
13653 """""""""
13655 .. code-block:: llvm
13657       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13658       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13659       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 -2, i32 1)  ; %res = -3 (1.5 x -1 = -1.5)
13661       ; The result in the following could be rounded up to -2 or down to -2.5
13662       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 -3, i32 1)  ; %res = -5 (or -4) (1.5 x -1.5 = -2.25)
13664       ; Saturation
13665       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 7, i4 2, i32 0)  ; %res = 7
13666       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 7, i4 2, i32 2)  ; %res = 7
13667       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 -8, i4 2, i32 2)  ; %res = -8
13668       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 -8, i4 -2, i32 2)  ; %res = 7
13670       ; Scale can affect the saturation result
13671       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 2, i4 4, i32 0)  ; %res = 7 (2 x 4 -> clamped to 7)
13672       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 2, i4 4, i32 1)  ; %res = 4 (1 x 2 = 2)
13675 Specialised Arithmetic Intrinsics
13676 ---------------------------------
13678 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
13679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13681 Syntax:
13682 """""""
13686       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
13687       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
13689 Overview:
13690 """""""""
13692 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
13693 encoding of a floating-point number. This canonicalization is useful for
13694 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
13695 defined by IEEE-754-2008 to be:
13699       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
13700       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
13701       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
13703 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
13704 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
13705 according to section 6.2.
13707 Examples of non-canonical encodings:
13709 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
13710   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
13711 - Many normal decimal floating-point numbers have non-canonical alternative
13712   encodings.
13713 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
13714   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
13715   a zero of the same sign by this operation.
13717 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
13718 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
13719 quiet NaN result.
13721 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
13722 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
13723 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
13724 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
13726 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
13728 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
13729 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
13730   to ``(x == y)``
13732 Additionally, the sign of zero must be conserved:
13733 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
13735 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
13736 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
13737 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
13738 usual methods.
13740 The canonicalization operation may be optimized away if:
13742 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
13743   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
13744 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
13745   operations. That is, the bits of the floating-point value are not examined.
13747 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
13748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13750 Syntax:
13751 """""""
13755       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
13756       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
13758 Overview:
13759 """""""""
13761 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
13762 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
13763 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
13764 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
13765 and add instructions.
13767 Arguments:
13768 """"""""""
13770 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
13771 multiplicands, a and b, and an addend c.
13773 Semantics:
13774 """"""""""
13776 The expression:
13780       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
13782 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
13783 not be performed between the multiplication and addition steps if the
13784 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
13785 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
13786 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
13787 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
13789 Examples:
13790 """""""""
13792 .. code-block:: llvm
13794       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
13797 Experimental Vector Reduction Intrinsics
13798 ----------------------------------------
13800 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
13801 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
13802 respective operation across all elements of the vector, returning a single
13803 scalar result of the same element type.
13806 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
13807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13809 Syntax:
13810 """""""
13814       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %a)
13815       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %a)
13817 Overview:
13818 """""""""
13820 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
13821 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13822 the element-type of the vector input.
13824 Arguments:
13825 """"""""""
13826 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13828 '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.*``' Intrinsic
13829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13831 Syntax:
13832 """""""
13836       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %a)
13837       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f64.v2f64(double %start_value, <2 x double> %a)
13839 Overview:
13840 """""""""
13842 The '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.*``' intrinsics do a floating-point
13843 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13844 matches the element-type of the vector input.
13846 If the intrinsic call has the 'reassoc' or 'fast' flags set, then the
13847 reduction will not preserve the associativity of an equivalent scalarized
13848 counterpart. Otherwise the reduction will be *ordered*, thus implying that
13849 the operation respects the associativity of a scalarized reduction.
13852 Arguments:
13853 """"""""""
13854 The first argument to this intrinsic is a scalar start value for the reduction.
13855 The type of the start value matches the element-type of the vector input.
13856 The second argument must be a vector of floating-point values.
13858 Examples:
13859 """""""""
13863       %unord = call reassoc float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float 0.0, <4 x float> %input) ; unordered reduction
13864       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %input) ; ordered reduction
13867 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
13868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13870 Syntax:
13871 """""""
13875       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> %a)
13876       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.v2i64(<2 x i64> %a)
13878 Overview:
13879 """""""""
13881 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
13882 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13883 the element-type of the vector input.
13885 Arguments:
13886 """"""""""
13887 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13889 '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.*``' Intrinsic
13890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13892 Syntax:
13893 """""""
13897       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %a)
13898       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f64.v2f64(double %start_value, <2 x double> %a)
13900 Overview:
13901 """""""""
13903 The '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.*``' intrinsics do a floating-point
13904 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13905 matches the element-type of the vector input.
13907 If the intrinsic call has the 'reassoc' or 'fast' flags set, then the
13908 reduction will not preserve the associativity of an equivalent scalarized
13909 counterpart. Otherwise the reduction will be *ordered*, thus implying that
13910 the operation respects the associativity of a scalarized reduction.
13913 Arguments:
13914 """"""""""
13915 The first argument to this intrinsic is a scalar start value for the reduction.
13916 The type of the start value matches the element-type of the vector input.
13917 The second argument must be a vector of floating-point values.
13919 Examples:
13920 """""""""
13924       %unord = call reassoc float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float 1.0, <4 x float> %input) ; unordered reduction
13925       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %input) ; ordered reduction
13927 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
13928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13930 Syntax:
13931 """""""
13935       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.v4i32(<4 x i32> %a)
13937 Overview:
13938 """""""""
13940 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
13941 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13942 the element-type of the vector input.
13944 Arguments:
13945 """"""""""
13946 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13948 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
13949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13951 Syntax:
13952 """""""
13956       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.v4i32(<4 x i32> %a)
13958 Overview:
13959 """""""""
13961 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
13962 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
13963 element-type of the vector input.
13965 Arguments:
13966 """"""""""
13967 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13969 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
13970 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13972 Syntax:
13973 """""""
13977       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.v4i32(<4 x i32> %a)
13979 Overview:
13980 """""""""
13982 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
13983 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13984 the element-type of the vector input.
13986 Arguments:
13987 """"""""""
13988 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13990 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
13991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13993 Syntax:
13994 """""""
13998       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.v4i32(<4 x i32> %a)
14000 Overview:
14001 """""""""
14003 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
14004 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14005 matches the element-type of the vector input.
14007 Arguments:
14008 """"""""""
14009 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14011 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
14012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14014 Syntax:
14015 """""""
14019       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.v4i32(<4 x i32> %a)
14021 Overview:
14022 """""""""
14024 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
14025 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14026 matches the element-type of the vector input.
14028 Arguments:
14029 """"""""""
14030 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14032 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
14033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14035 Syntax:
14036 """""""
14040       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.v4i32(<4 x i32> %a)
14042 Overview:
14043 """""""""
14045 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
14046 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
14047 return type matches the element-type of the vector input.
14049 Arguments:
14050 """"""""""
14051 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14053 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
14054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14056 Syntax:
14057 """""""
14061       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.v4i32(<4 x i32> %a)
14063 Overview:
14064 """""""""
14066 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
14067 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
14068 return type matches the element-type of the vector input.
14070 Arguments:
14071 """"""""""
14072 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14074 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
14075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14077 Syntax:
14078 """""""
14082       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.v4f32(<4 x float> %a)
14083       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.v2f64(<2 x double> %a)
14085 Overview:
14086 """""""""
14088 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating-point
14089 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14090 matches the element-type of the vector input.
14092 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
14093 assume that NaNs are not present in the input vector.
14095 Arguments:
14096 """"""""""
14097 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
14099 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
14100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14102 Syntax:
14103 """""""
14107       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.v4f32(<4 x float> %a)
14108       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.v2f64(<2 x double> %a)
14110 Overview:
14111 """""""""
14113 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating-point
14114 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14115 matches the element-type of the vector input.
14117 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
14118 assume that NaNs are not present in the input vector.
14120 Arguments:
14121 """"""""""
14122 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
14124 Half Precision Floating-Point Intrinsics
14125 ----------------------------------------
14127 For most target platforms, half precision floating-point is a
14128 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
14129 but does not support computation in the format.
14131 This means that code must first load the half-precision floating-point
14132 value as an i16, then convert it to float with
14133 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
14134 then be performed on the float value (including extending to double
14135 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
14136 if needed, then converted to i16 with
14137 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
14138 i16 value.
14140 .. _int_convert_to_fp16:
14142 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
14143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14145 Syntax:
14146 """""""
14150       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
14151       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
14153 Overview:
14154 """""""""
14156 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
14157 conventional floating-point type to half precision floating-point format.
14159 Arguments:
14160 """"""""""
14162 The intrinsic function contains single argument - the value to be
14163 converted.
14165 Semantics:
14166 """"""""""
14168 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
14169 conventional floating-point format to half precision floating-point format. The
14170 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
14172 Examples:
14173 """""""""
14175 .. code-block:: llvm
14177       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
14178       store i16 %res, i16* @x, align 2
14180 .. _int_convert_from_fp16:
14182 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
14183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14185 Syntax:
14186 """""""
14190       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
14191       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
14193 Overview:
14194 """""""""
14196 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
14197 conversion from half precision floating-point format to single precision
14198 floating-point format.
14200 Arguments:
14201 """"""""""
14203 The intrinsic function contains single argument - the value to be
14204 converted.
14206 Semantics:
14207 """"""""""
14209 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
14210 conversion from half single precision floating-point format to single
14211 precision floating-point format. The input half-float value is
14212 represented by an ``i16`` value.
14214 Examples:
14215 """""""""
14217 .. code-block:: llvm
14219       %a = load i16, i16* @x, align 2
14220       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
14222 .. _dbg_intrinsics:
14224 Debugger Intrinsics
14225 -------------------
14227 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
14228 prefix), are described in the `LLVM Source Level
14229 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
14230 document.
14232 Exception Handling Intrinsics
14233 -----------------------------
14235 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
14236 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
14237 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
14239 .. _int_trampoline:
14241 Trampoline Intrinsics
14242 ---------------------
14244 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
14245 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
14246 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
14247 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
14248 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
14249 stack, which also contains code to splice the nest value into the
14250 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
14251 extension.
14253 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
14254 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
14255 It can be created as follows:
14257 .. code-block:: llvm
14259       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
14260       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
14261       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
14262       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
14263       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
14265 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
14266 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
14268 .. _int_it:
14270 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
14271 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14273 Syntax:
14274 """""""
14278       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
14280 Overview:
14281 """""""""
14283 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
14284 turning it into a trampoline.
14286 Arguments:
14287 """"""""""
14289 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
14290 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
14291 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
14292 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
14293 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
14294 front-end that generates this intrinsic needs to have some
14295 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
14296 bitcast to an ``i8*``.
14298 Semantics:
14299 """"""""""
14301 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
14302 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
14303 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
14304 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
14305 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
14306 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
14307 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
14308 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
14309 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
14310 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
14311 modified, then the effect of any later call to the returned function
14312 pointer is undefined.
14314 .. _int_at:
14316 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
14317 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14319 Syntax:
14320 """""""
14324       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
14326 Overview:
14327 """""""""
14329 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
14330 a trampoline (passed as ``tramp``).
14332 Arguments:
14333 """"""""""
14335 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
14336 code filled in by a previous call to
14337 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
14339 Semantics:
14340 """"""""""
14342 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
14343 different than the address where the trampoline is actually stored. This
14344 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
14345 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
14346 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
14348 .. _int_mload_mstore:
14350 Masked Vector Load and Store Intrinsics
14351 ---------------------------------------
14353 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.
14355 .. _int_mload:
14357 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
14358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14360 Syntax:
14361 """""""
14362 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
14366       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14367       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
14368       ;; The data is a vector of pointers to double
14369       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
14370       ;; The data is a vector of function pointers
14371       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>)
14373 Overview:
14374 """""""""
14376 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.
14379 Arguments:
14380 """"""""""
14382 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.
14385 Semantics:
14386 """"""""""
14388 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.
14389 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.
14394        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
14396        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
14397        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
14398        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
14400 .. _int_mstore:
14402 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
14403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14405 Syntax:
14406 """""""
14407 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
14411        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
14412        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
14413        ;; The data is a vector of pointers to double
14414        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
14415        ;; The data is a vector of function pointers
14416        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
14418 Overview:
14419 """""""""
14421 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.
14423 Arguments:
14424 """"""""""
14426 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.
14429 Semantics:
14430 """"""""""
14432 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.
14433 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.
14437        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
14439        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
14440        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
14441        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
14442        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
14445 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
14446 -------------------------------------------
14448 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.
14450 .. _int_mgather:
14452 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
14453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14455 Syntax:
14456 """""""
14457 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.
14461       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14462       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>)
14463       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
14465 Overview:
14466 """""""""
14468 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.
14471 Arguments:
14472 """"""""""
14474 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.
14477 Semantics:
14478 """"""""""
14480 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.
14481 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.
14486        %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)
14488        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
14489        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
14490        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
14491        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
14492        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
14494        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
14495        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
14496        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
14497        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
14499        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
14500        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
14501        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
14502        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
14504 .. _int_mscatter:
14506 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
14507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14509 Syntax:
14510 """""""
14511 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.
14515        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
14516        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
14517        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
14519 Overview:
14520 """""""""
14522 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.
14524 Arguments:
14525 """"""""""
14527 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.
14530 Semantics:
14531 """"""""""
14533 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.
14537        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
14538        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
14540        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
14541        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
14542        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
14543        ..
14544        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
14545        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
14546        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
14547        ..
14548        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
14549        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
14550        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
14551        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
14552        ..
14553        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
14556 Masked Vector Expanding Load and Compressing Store Intrinsics
14557 -------------------------------------------------------------
14559 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>`.
14561 .. _int_expandload:
14563 '``llvm.masked.expandload.*``' Intrinsics
14564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14566 Syntax:
14567 """""""
14568 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.
14572       declare <16 x float>  @llvm.masked.expandload.v16f32 (float* <ptr>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14573       declare <2 x i64>     @llvm.masked.expandload.v2i64 (i64* <ptr>, <2 x i1>  <mask>, <2 x i64> <passthru>)
14575 Overview:
14576 """""""""
14578 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.
14581 Arguments:
14582 """"""""""
14584 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.
14586 Semantics:
14587 """"""""""
14589 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:
14591 .. code-block:: c
14593     // In this loop we load from B and spread the elements into array A.
14594     double *A, B; int *C;
14595     for (int i = 0; i < size; ++i) {
14596       if (C[i] != 0)
14597         A[i] = B[j++];
14598     }
14601 .. code-block:: llvm
14603     ; Load several elements from array B and expand them in a vector.
14604     ; The number of loaded elements is equal to the number of '1' elements in the Mask.
14605     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.expandload.v8f64(double* %Bptr, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
14606     ; Store the result in A
14607     call void @llvm.masked.store.v8f64.p0v8f64(<8 x double> %Tmp, <8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask)
14609     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
14610     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
14611     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
14612     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
14613     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
14616 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of conditional scalar load operations and shuffles.
14617 If all mask elements are '1', the intrinsic behavior is equivalent to the regular unmasked vector load.
14619 .. _int_compressstore:
14621 '``llvm.masked.compressstore.*``' Intrinsics
14622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14624 Syntax:
14625 """""""
14626 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.
14630       declare void @llvm.masked.compressstore.v8i32  (<8  x i32>   <value>, i32*   <ptr>, <8  x i1> <mask>)
14631       declare void @llvm.masked.compressstore.v16f32 (<16 x float> <value>, float* <ptr>, <16 x i1> <mask>)
14633 Overview:
14634 """""""""
14636 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.
14638 Arguments:
14639 """"""""""
14641 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.
14644 Semantics:
14645 """"""""""
14647 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:
14649 .. code-block:: c
14651     // In this loop we load elements from A and store them consecutively in B
14652     double *A, B; int *C;
14653     for (int i = 0; i < size; ++i) {
14654       if (C[i] != 0)
14655         B[j++] = A[i]
14656     }
14659 .. code-block:: llvm
14661     ; Load elements from A.
14662     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.load.v8f64.p0v8f64(<8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
14663     ; Store all selected elements consecutively in array B
14664     call <void> @llvm.masked.compressstore.v8f64(<8 x double> %Tmp, double* %Bptr, <8 x i1> %Mask)
14666     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
14667     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
14668     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
14669     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
14670     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
14673 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
14676 Memory Use Markers
14677 ------------------
14679 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
14680 memory objects and ranges where variables are immutable.
14682 .. _int_lifestart:
14684 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
14685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14687 Syntax:
14688 """""""
14692       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14694 Overview:
14695 """""""""
14697 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
14698 object's lifetime.
14700 Arguments:
14701 """"""""""
14703 The first argument is a constant integer representing the size of the
14704 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14705 to the object.
14707 Semantics:
14708 """"""""""
14710 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
14711 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
14712 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
14713 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
14715 .. _int_lifeend:
14717 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
14718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14720 Syntax:
14721 """""""
14725       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14727 Overview:
14728 """""""""
14730 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
14731 object's lifetime.
14733 Arguments:
14734 """"""""""
14736 The first argument is a constant integer representing the size of the
14737 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14738 to the object.
14740 Semantics:
14741 """"""""""
14743 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
14744 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
14745 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
14746 object following this intrinsic may be removed as dead.
14748 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
14749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14751 Syntax:
14752 """""""
14753 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
14757       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14759 Overview:
14760 """""""""
14762 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
14763 a memory object will not change.
14765 Arguments:
14766 """"""""""
14768 The first argument is a constant integer representing the size of the
14769 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14770 to the object.
14772 Semantics:
14773 """"""""""
14775 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
14776 the return value, the referenced memory location is constant and
14777 unchanging.
14779 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
14780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14782 Syntax:
14783 """""""
14784 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
14788       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14790 Overview:
14791 """""""""
14793 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
14794 memory object are mutable.
14796 Arguments:
14797 """"""""""
14799 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
14800 The second argument is a constant integer representing the size of the
14801 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
14802 pointer to the object.
14804 Semantics:
14805 """"""""""
14807 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
14809 '``llvm.launder.invariant.group``' Intrinsic
14810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14812 Syntax:
14813 """""""
14814 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
14815 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
14816 argument.
14820       declare i8* @llvm.launder.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
14822 Overview:
14823 """""""""
14825 The '``llvm.launder.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
14826 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new
14827 pointer value that carries fresh invariant group information. It is an
14828 experimental intrinsic, which means that its semantics might change in the
14829 future.
14832 Arguments:
14833 """"""""""
14835 The ``llvm.launder.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
14836 to the memory.
14838 Semantics:
14839 """"""""""
14841 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
14842 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
14843 It does not read any accessible memory and the execution can be speculated.
14845 '``llvm.strip.invariant.group``' Intrinsic
14846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14848 Syntax:
14849 """""""
14850 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
14851 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
14852 argument.
14856       declare i8* @llvm.strip.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
14858 Overview:
14859 """""""""
14861 The '``llvm.strip.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
14862 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new pointer
14863 value that does not carry the invariant information. It is an experimental
14864 intrinsic, which means that its semantics might change in the future.
14867 Arguments:
14868 """"""""""
14870 The ``llvm.strip.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
14871 to the memory.
14873 Semantics:
14874 """"""""""
14876 Returns another pointer that aliases its argument but which has no associated
14877 ``invariant.group`` metadata.
14878 It does not read any memory and can be speculated.
14882 .. _constrainedfp:
14884 Constrained Floating-Point Intrinsics
14885 -------------------------------------
14887 These intrinsics are used to provide special handling of floating-point
14888 operations when specific rounding mode or floating-point exception behavior is
14889 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
14890 round-to-nearest and that floating-point exceptions will not be monitored.
14891 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
14892 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
14893 optimize FP code when the default behavior is used.
14895 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating-point operation.  The
14896 first two arguments and the return value are the same as the corresponding FP
14897 operation.
14899 The third argument is a metadata argument specifying the rounding mode to be
14900 assumed. This argument must be one of the following strings:
14904       "round.dynamic"
14905       "round.tonearest"
14906       "round.downward"
14907       "round.upward"
14908       "round.towardzero"
14910 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
14911 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
14912 depend on rounding mode may be performed in this case.
14914 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
14915 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
14916 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
14917 with the specified rounding mode.
14919 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
14920 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
14921 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
14922 transformation is legal for all other rounding modes.
14924 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
14925 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
14926 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
14927 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
14928 runtime results in undefined behavior.
14930 The fourth argument to the constrained floating-point intrinsics specifies the
14931 required exception behavior.  This argument must be one of the following
14932 strings:
14936       "fpexcept.ignore"
14937       "fpexcept.maytrap"
14938       "fpexcept.strict"
14940 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
14941 exception status flags will not be read and that floating-point exceptions will
14942 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
14943 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
14944 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
14945 other possible values of this argument.
14947 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
14948 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
14949 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
14950 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
14951 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
14952 folding.
14954 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
14955 strictly preserve the floating-point exception semantics of the original code.
14956 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
14957 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
14958 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
14959 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
14960 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
14961 unmasks FP exceptions.
14963 The number and order of floating-point exceptions is NOT guaranteed.  For
14964 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
14965 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
14966 time.
14969 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
14970 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14972 Syntax:
14973 """""""
14977       declare <type>
14978       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
14979                                           metadata <rounding mode>,
14980                                           metadata <exception behavior>)
14982 Overview:
14983 """""""""
14985 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
14986 two operands.
14989 Arguments:
14990 """"""""""
14992 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
14993 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14994 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14996 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14997 behavior as described above.
14999 Semantics:
15000 """"""""""
15002 The value produced is the floating-point sum of the two value operands and has
15003 the same type as the operands.
15006 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
15007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15009 Syntax:
15010 """""""
15014       declare <type>
15015       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
15016                                           metadata <rounding mode>,
15017                                           metadata <exception behavior>)
15019 Overview:
15020 """""""""
15022 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
15023 of its two operands.
15026 Arguments:
15027 """"""""""
15029 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
15030 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15031 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15033 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15034 behavior as described above.
15036 Semantics:
15037 """"""""""
15039 The value produced is the floating-point difference of the two value operands
15040 and has the same type as the operands.
15043 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
15044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15046 Syntax:
15047 """""""
15051       declare <type>
15052       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
15053                                           metadata <rounding mode>,
15054                                           metadata <exception behavior>)
15056 Overview:
15057 """""""""
15059 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
15060 its two operands.
15063 Arguments:
15064 """"""""""
15066 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
15067 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15068 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15070 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15071 behavior as described above.
15073 Semantics:
15074 """"""""""
15076 The value produced is the floating-point product of the two value operands and
15077 has the same type as the operands.
15080 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
15081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15083 Syntax:
15084 """""""
15088       declare <type>
15089       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
15090                                           metadata <rounding mode>,
15091                                           metadata <exception behavior>)
15093 Overview:
15094 """""""""
15096 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
15097 its two operands.
15100 Arguments:
15101 """"""""""
15103 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
15104 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15105 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15107 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15108 behavior as described above.
15110 Semantics:
15111 """"""""""
15113 The value produced is the floating-point quotient of the two value operands and
15114 has the same type as the operands.
15117 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
15118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15120 Syntax:
15121 """""""
15125       declare <type>
15126       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
15127                                           metadata <rounding mode>,
15128                                           metadata <exception behavior>)
15130 Overview:
15131 """""""""
15133 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
15134 from the division of its two operands.
15137 Arguments:
15138 """"""""""
15140 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
15141 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15142 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15144 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15145 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
15146 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
15147 consistency with the other constrained floating-point intrinsics.
15149 Semantics:
15150 """"""""""
15152 The value produced is the floating-point remainder from the division of the two
15153 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
15154 same sign as the dividend.
15156 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
15157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15159 Syntax:
15160 """""""
15164       declare <type>
15165       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
15166                                           metadata <rounding mode>,
15167                                           metadata <exception behavior>)
15169 Overview:
15170 """""""""
15172 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
15173 fused-multiply-add operation on its operands.
15175 Arguments:
15176 """"""""""
15178 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
15179 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector
15180 <t_vector>` of floating-point values. All arguments must have identical types.
15182 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
15183 as described above.
15185 Semantics:
15186 """"""""""
15188 The result produced is the product of the first two operands added to the third
15189 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
15190 precision.
15192 '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``' Intrinsic
15193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15195 Syntax:
15196 """""""
15200       declare <ty2>
15201       @llvm.experimental.constrained.fptrunc(<type> <value>,
15202                                           metadata <rounding mode>,
15203                                           metadata <exception behavior>)
15205 Overview:
15206 """""""""
15208 The '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``' intrinsic truncates ``value``
15209 to type ``ty2``.
15211 Arguments:
15212 """"""""""
15214 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``'
15215 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15216 <t_vector>` of floating point values. This argument must be larger in size
15217 than the result.
15219 The second and third arguments specify the rounding mode and exception 
15220 behavior as described above.
15222 Semantics:
15223 """"""""""
15225 The result produced is a floating point value truncated to be smaller in size
15226 than the operand.
15228 '``llvm.experimental.constrained.fpext``' Intrinsic
15229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15231 Syntax:
15232 """""""
15236       declare <ty2>
15237       @llvm.experimental.constrained.fpext(<type> <value>,
15238                                           metadata <exception behavior>)
15240 Overview:
15241 """""""""
15243 The '``llvm.experimental.constrained.fpext``' intrinsic extends a 
15244 floating-point ``value`` to a larger floating-point value.
15246 Arguments:
15247 """"""""""
15249 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fpext``'
15250 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15251 <t_vector>` of floating point values. This argument must be smaller in size
15252 than the result.
15254 The second argument specifies the exception behavior as described above.
15256 Semantics:
15257 """"""""""
15259 The result produced is a floating point value extended to be larger in size
15260 than the operand. All restrictions that apply to the fpext instruction also
15261 apply to this intrinsic.
15263 Constrained libm-equivalent Intrinsics
15264 --------------------------------------
15266 In addition to the basic floating-point operations for which constrained
15267 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
15268 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
15269 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
15270 rounding mode and exception behavior to be controlled.
15272 As with the basic constrained floating-point intrinsics, the rounding mode
15273 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
15274 They do not change the runtime floating-point environment.
15277 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
15278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15280 Syntax:
15281 """""""
15285       declare <type>
15286       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
15287                                           metadata <rounding mode>,
15288                                           metadata <exception behavior>)
15290 Overview:
15291 """""""""
15293 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
15294 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
15295 functions would, but without setting ``errno``.
15297 Arguments:
15298 """"""""""
15300 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
15301 type.
15303 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15304 behavior as described above.
15306 Semantics:
15307 """"""""""
15309 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
15310 If the value is less than negative zero, a floating-point exception occurs
15311 and the return value is architecture specific.
15314 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
15315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15317 Syntax:
15318 """""""
15322       declare <type>
15323       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
15324                                          metadata <rounding mode>,
15325                                          metadata <exception behavior>)
15327 Overview:
15328 """""""""
15330 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
15331 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
15333 Arguments:
15334 """"""""""
15336 The first two arguments and the return value are floating-point numbers of the
15337 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
15338 should be raised.
15340 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15341 behavior as described above.
15343 Semantics:
15344 """"""""""
15346 This function returns the first value raised to the second power,
15347 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
15348 handles error conditions in the same way.
15351 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
15352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15354 Syntax:
15355 """""""
15359       declare <type>
15360       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
15361                                           metadata <rounding mode>,
15362                                           metadata <exception behavior>)
15364 Overview:
15365 """""""""
15367 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
15368 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
15369 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of
15370 floating-point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
15373 Arguments:
15374 """"""""""
15376 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15377 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
15378 which the first argument should be raised.
15380 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15381 behavior as described above.
15383 Semantics:
15384 """"""""""
15386 This function returns the first value raised to the second power with an
15387 unspecified sequence of rounding operations.
15390 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
15391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15393 Syntax:
15394 """""""
15398       declare <type>
15399       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
15400                                          metadata <rounding mode>,
15401                                          metadata <exception behavior>)
15403 Overview:
15404 """""""""
15406 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
15407 first operand.
15409 Arguments:
15410 """"""""""
15412 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
15413 type.
15415 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15416 behavior as described above.
15418 Semantics:
15419 """"""""""
15421 This function returns the sine of the specified operand, returning the
15422 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
15423 conditions in the same way.
15426 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
15427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15429 Syntax:
15430 """""""
15434       declare <type>
15435       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
15436                                          metadata <rounding mode>,
15437                                          metadata <exception behavior>)
15439 Overview:
15440 """""""""
15442 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
15443 first operand.
15445 Arguments:
15446 """"""""""
15448 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
15449 type.
15451 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15452 behavior as described above.
15454 Semantics:
15455 """"""""""
15457 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
15458 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
15459 conditions in the same way.
15462 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
15463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15465 Syntax:
15466 """""""
15470       declare <type>
15471       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
15472                                          metadata <rounding mode>,
15473                                          metadata <exception behavior>)
15475 Overview:
15476 """""""""
15478 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
15479 exponential of the specified value.
15481 Arguments:
15482 """"""""""
15484 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15485 type.
15487 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15488 behavior as described above.
15490 Semantics:
15491 """"""""""
15493 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
15494 would, and handles error conditions in the same way.
15497 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
15498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15500 Syntax:
15501 """""""
15505       declare <type>
15506       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
15507                                           metadata <rounding mode>,
15508                                           metadata <exception behavior>)
15510 Overview:
15511 """""""""
15513 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
15514 exponential of the specified value.
15517 Arguments:
15518 """"""""""
15520 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15521 type.
15523 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15524 behavior as described above.
15526 Semantics:
15527 """"""""""
15529 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
15530 would, and handles error conditions in the same way.
15533 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
15534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15536 Syntax:
15537 """""""
15541       declare <type>
15542       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
15543                                          metadata <rounding mode>,
15544                                          metadata <exception behavior>)
15546 Overview:
15547 """""""""
15549 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
15550 logarithm of the specified value.
15552 Arguments:
15553 """"""""""
15555 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15556 type.
15558 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15559 behavior as described above.
15562 Semantics:
15563 """"""""""
15565 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
15566 would, and handles error conditions in the same way.
15569 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
15570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15572 Syntax:
15573 """""""
15577       declare <type>
15578       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
15579                                            metadata <rounding mode>,
15580                                            metadata <exception behavior>)
15582 Overview:
15583 """""""""
15585 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
15586 logarithm of the specified value.
15588 Arguments:
15589 """"""""""
15591 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15592 type.
15594 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15595 behavior as described above.
15597 Semantics:
15598 """"""""""
15600 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
15601 would, and handles error conditions in the same way.
15604 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
15605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15607 Syntax:
15608 """""""
15612       declare <type>
15613       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
15614                                           metadata <rounding mode>,
15615                                           metadata <exception behavior>)
15617 Overview:
15618 """""""""
15620 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
15621 logarithm of the specified value.
15623 Arguments:
15624 """"""""""
15626 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15627 type.
15629 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15630 behavior as described above.
15632 Semantics:
15633 """"""""""
15635 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
15636 would, and handles error conditions in the same way.
15639 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
15640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15642 Syntax:
15643 """""""
15647       declare <type>
15648       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
15649                                           metadata <rounding mode>,
15650                                           metadata <exception behavior>)
15652 Overview:
15653 """""""""
15655 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
15656 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating-point
15657 exception if the operand is not an integer.
15659 Arguments:
15660 """"""""""
15662 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15663 type.
15665 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15666 behavior as described above.
15668 Semantics:
15669 """"""""""
15671 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
15672 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
15673 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
15674 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
15675 mode argument is only intended as information to the compiler.
15678 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
15679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15681 Syntax:
15682 """""""
15686       declare <type>
15687       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
15688                                                metadata <rounding mode>,
15689                                                metadata <exception behavior>)
15691 Overview:
15692 """""""""
15694 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
15695 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact
15696 floating-point exception if the operand is not an integer.
15699 Arguments:
15700 """"""""""
15702 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15703 type.
15705 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15706 behavior as described above.
15708 Semantics:
15709 """"""""""
15711 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
15712 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
15713 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
15714 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
15715 mode argument is only intended as information to the compiler.
15718 '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' Intrinsic
15719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15721 Syntax:
15722 """""""
15726       declare <type>
15727       @llvm.experimental.constrained.maxnum(<type> <op1>, <type> <op2>
15728                                             metadata <rounding mode>,
15729                                             metadata <exception behavior>)
15731 Overview:
15732 """""""""
15734 The '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' intrinsic returns the maximum
15735 of the two arguments.
15737 Arguments:
15738 """"""""""
15740 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
15741 of the same type.
15743 The third and forth arguments specify the rounding mode and exception
15744 behavior as described above.
15746 Semantics:
15747 """"""""""
15749 This function follows the IEEE-754 semantics for maxNum. The rounding mode is
15750 described, not determined, by the rounding mode argument. The actual rounding
15751 mode is determined by the runtime floating-point environment. The rounding
15752 mode argument is only intended as information to the compiler.
15755 '``llvm.experimental.constrained.minnum``' Intrinsic
15756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15758 Syntax:
15759 """""""
15763       declare <type>
15764       @llvm.experimental.constrained.minnum(<type> <op1>, <type> <op2>
15765                                             metadata <rounding mode>,
15766                                             metadata <exception behavior>)
15768 Overview:
15769 """""""""
15771 The '``llvm.experimental.constrained.minnum``' intrinsic returns the minimum
15772 of the two arguments.
15774 Arguments:
15775 """"""""""
15777 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
15778 of the same type.
15780 The third and forth arguments specify the rounding mode and exception
15781 behavior as described above.
15783 Semantics:
15784 """"""""""
15786 This function follows the IEEE-754 semantics for minNum. The rounding mode is
15787 described, not determined, by the rounding mode argument. The actual rounding
15788 mode is determined by the runtime floating-point environment. The rounding
15789 mode argument is only intended as information to the compiler.
15792 '``llvm.experimental.constrained.ceil``' Intrinsic
15793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15795 Syntax:
15796 """""""
15800       declare <type>
15801       @llvm.experimental.constrained.ceil(<type> <op1>,
15802                                           metadata <rounding mode>,
15803                                           metadata <exception behavior>)
15805 Overview:
15806 """""""""
15808 The '``llvm.experimental.constrained.ceil``' intrinsic returns the ceiling of the
15809 first operand.
15811 Arguments:
15812 """"""""""
15814 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15815 type.
15817 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15818 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15819 intrinsic.
15821 Semantics:
15822 """"""""""
15824 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
15825 would and handles error conditions in the same way.
15828 '``llvm.experimental.constrained.floor``' Intrinsic
15829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15831 Syntax:
15832 """""""
15836       declare <type>
15837       @llvm.experimental.constrained.floor(<type> <op1>,
15838                                            metadata <rounding mode>,
15839                                            metadata <exception behavior>)
15841 Overview:
15842 """""""""
15844 The '``llvm.experimental.constrained.floor``' intrinsic returns the floor of the
15845 first operand.
15847 Arguments:
15848 """"""""""
15850 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15851 type.
15853 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15854 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15855 intrinsic.
15857 Semantics:
15858 """"""""""
15860 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
15861 would and handles error conditions in the same way.
15864 '``llvm.experimental.constrained.round``' Intrinsic
15865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15867 Syntax:
15868 """""""
15872       declare <type>
15873       @llvm.experimental.constrained.round(<type> <op1>,
15874                                            metadata <rounding mode>,
15875                                            metadata <exception behavior>)
15877 Overview:
15878 """""""""
15880 The '``llvm.experimental.constrained.round``' intrinsic returns the first
15881 operand rounded to the nearest integer.
15883 Arguments:
15884 """"""""""
15886 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15887 type.
15889 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15890 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15891 intrinsic.
15893 Semantics:
15894 """"""""""
15896 This function returns the same values as the libm ``round`` functions
15897 would and handles error conditions in the same way.
15900 '``llvm.experimental.constrained.trunc``' Intrinsic
15901 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15903 Syntax:
15904 """""""
15908       declare <type>
15909       @llvm.experimental.constrained.trunc(<type> <op1>,
15910                                            metadata <truncing mode>,
15911                                            metadata <exception behavior>)
15913 Overview:
15914 """""""""
15916 The '``llvm.experimental.constrained.trunc``' intrinsic returns the first
15917 operand rounded to the nearest integer not larger in magnitude than the
15918 operand.
15920 Arguments:
15921 """"""""""
15923 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15924 type.
15926 The second and third arguments specify the truncing mode and exception
15927 behavior as described above. The truncing mode is currently unused for this
15928 intrinsic.
15930 Semantics:
15931 """"""""""
15933 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
15934 would and handles error conditions in the same way.
15937 General Intrinsics
15938 ------------------
15940 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
15941 purpose.
15943 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
15944 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15946 Syntax:
15947 """""""
15951       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15953 Overview:
15954 """""""""
15956 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
15958 Arguments:
15959 """"""""""
15961 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
15962 global string, the third is a pointer to a global string which is the
15963 source file name, and the last argument is the line number.
15965 Semantics:
15966 """"""""""
15968 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
15969 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
15970 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
15971 ignored by code generation and optimization.
15973 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
15974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15976 Syntax:
15977 """""""
15979 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
15980 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
15981 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
15982 '``0``'.
15986       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15987       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15988       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15989       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15990       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15992 Overview:
15993 """""""""
15995 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
15997 Arguments:
15998 """"""""""
16000 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
16001 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
16002 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
16003 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
16005 Semantics:
16006 """"""""""
16008 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
16009 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
16010 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
16011 generation and optimization.
16013 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
16014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16016 Syntax:
16017 """""""
16019 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
16020 any integer bit width.
16024       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16025       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16026       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16027       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16028       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16030 Overview:
16031 """""""""
16033 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
16035 Arguments:
16036 """"""""""
16038 The first argument is an integer value (result of some expression), the
16039 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
16040 global string which is the source file name, and the last argument is
16041 the line number. It returns the value of the first argument.
16043 Semantics:
16044 """"""""""
16046 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
16047 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
16048 optimizations that want to look for these annotations. These have no
16049 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
16051 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
16052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16054 Syntax:
16055 """""""
16057 This annotation emits a label at its program point and an associated
16058 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
16059 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
16060 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
16061 considered expensive.
16065       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
16067 Arguments:
16068 """"""""""
16070 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
16072 '``llvm.trap``' Intrinsic
16073 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16075 Syntax:
16076 """""""
16080       declare void @llvm.trap() cold noreturn nounwind
16082 Overview:
16083 """""""""
16085 The '``llvm.trap``' intrinsic.
16087 Arguments:
16088 """"""""""
16090 None.
16092 Semantics:
16093 """"""""""
16095 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
16096 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
16097 lowered to a call of the ``abort()`` function.
16099 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
16100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16102 Syntax:
16103 """""""
16107       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
16109 Overview:
16110 """""""""
16112 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
16114 Arguments:
16115 """"""""""
16117 None.
16119 Semantics:
16120 """"""""""
16122 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
16123 execution trap with the intention of requesting the attention of a
16124 debugger.
16126 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
16127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16129 Syntax:
16130 """""""
16134       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
16136 Overview:
16137 """""""""
16139 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
16140 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
16141 is placed on the stack before local variables.
16143 Arguments:
16144 """"""""""
16146 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
16147 The first argument is the value loaded from the stack guard
16148 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
16149 enough space to hold the value of the guard.
16151 Semantics:
16152 """"""""""
16154 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
16155 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
16156 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
16157 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
16158 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
16159 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
16160 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
16162 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
16163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16165 Syntax:
16166 """""""
16170       declare i8* @llvm.stackguard()
16172 Overview:
16173 """""""""
16175 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
16177 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
16178 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
16179 Protector in FastISel.
16181 Arguments:
16182 """"""""""
16184 None.
16186 Semantics:
16187 """"""""""
16189 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
16190 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
16191 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
16193 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
16194 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
16195 in the future.
16197 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
16198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16200 Syntax:
16201 """""""
16205       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>, i1 <dynamic>)
16206       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>, i1 <dynamic>)
16208 Overview:
16209 """""""""
16211 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to the
16212 optimizer to determine whether a) an operation (like memcpy) will overflow a
16213 buffer that corresponds to an object, or b) that a runtime check for overflow
16214 isn't necessary. An object in this context means an allocation of a specific
16215 class, structure, array, or other object.
16217 Arguments:
16218 """"""""""
16220 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes four arguments. The first argument is a
16221 pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
16222 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size is
16223 unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when ``null``
16224 in address space 0 is used as its pointer argument. If it's ``false``,
16225 ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given ``null``. Otherwise, if
16226 the ``null`` is in a non-zero address space or if ``true`` is given for the
16227 third argument of ``llvm.objectsize``, we assume its size is unknown. The fourth
16228 argument to ``llvm.objectsize`` determines if the value should be evaluated at
16229 runtime.
16231 The second, third, and fourth arguments only accept constants.
16233 Semantics:
16234 """"""""""
16236 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a value representing the size of
16237 the object concerned. If the size cannot be determined, ``llvm.objectsize``
16238 returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending on the ``min`` argument).
16240 '``llvm.expect``' Intrinsic
16241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16243 Syntax:
16244 """""""
16246 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
16247 integer bit width.
16251       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
16252       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
16253       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
16255 Overview:
16256 """""""""
16258 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
16259 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
16261 Arguments:
16262 """"""""""
16264 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
16265 a value. The second argument is an expected value.
16267 Semantics:
16268 """"""""""
16270 This intrinsic is lowered to the ``val``.
16272 .. _int_assume:
16274 '``llvm.assume``' Intrinsic
16275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16277 Syntax:
16278 """""""
16282       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
16284 Overview:
16285 """""""""
16287 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
16288 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
16289 of the code.
16291 Arguments:
16292 """"""""""
16294 The condition which the optimizer may assume is always true.
16296 Semantics:
16297 """"""""""
16299 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
16300 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
16301 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
16302 provided condition are not used for code generation. If the condition is
16303 violated during execution, the behavior is undefined.
16305 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
16306 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
16307 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
16308 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
16309 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
16310 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
16311 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
16312 optimizer.
16314 .. _int_ssa_copy:
16316 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
16317 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16319 Syntax:
16320 """""""
16324       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
16326 Arguments:
16327 """"""""""
16329 The first argument is an operand which is used as the returned value.
16331 Overview:
16332 """"""""""
16334 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
16335 operations by copying them and giving them new names.  For example,
16336 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
16337 attach various forms of information to operands that dominate specific
16338 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
16339 renaming forms that require value splits at certain points.
16341 .. _type.test:
16343 '``llvm.type.test``' Intrinsic
16344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16346 Syntax:
16347 """""""
16351       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
16354 Arguments:
16355 """"""""""
16357 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
16358 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
16360 Overview:
16361 """""""""
16363 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
16364 with the given type identifier.
16366 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
16367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16369 Syntax:
16370 """""""
16374       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
16377 Arguments:
16378 """"""""""
16380 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
16381 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
16382 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
16383 <TypeMetadata>`.
16385 Overview:
16386 """""""""
16388 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
16389 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
16390 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
16391 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
16392 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
16393 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
16394 constraint.
16396 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
16397 function returns true as the second element of its return value. (Note that
16398 the function may also return true if the given pointer is not associated
16399 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
16400 element is true, the following rules apply to the first element:
16402 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
16403   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
16404   pointer.
16406 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
16407   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
16409   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
16410      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
16411      metadata.
16413   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
16414      returns an unspecified value without causing side effects.
16416 If the function's return value's second element is false, the value of the
16417 first element is undefined.
16420 '``llvm.donothing``' Intrinsic
16421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16423 Syntax:
16424 """""""
16428       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
16430 Overview:
16431 """""""""
16433 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
16434 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
16435 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
16436 instruction.
16438 Arguments:
16439 """"""""""
16441 None.
16443 Semantics:
16444 """"""""""
16446 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
16447 by codegen.
16449 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
16450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16452 Syntax:
16453 """""""
16457       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
16459 Overview:
16460 """""""""
16462 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
16463 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
16464 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
16465 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
16466 slower) version.
16468 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
16469 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
16470 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
16471 used to represent the slow paths of specialized functions.
16474 Arguments:
16475 """"""""""
16477 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
16478 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
16480 Semantics:
16481 """"""""""
16483 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
16484 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
16485 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
16486 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
16487 the continuation itself is out of scope of the language reference --
16488 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
16489 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
16490 the entire heap.
16492 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
16493 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
16494 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
16496    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
16497    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
16498    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
16499      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
16501 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
16502 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
16503 caller.
16505 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
16506 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
16507 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
16509 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
16510 same calling convention.
16512 .. _deoptimize_lowering:
16514 Lowering:
16515 """""""""
16517 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
16518 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
16519 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
16520 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
16521 arguments of the specified types, and not as varargs.
16524 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
16525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16527 Syntax:
16528 """""""
16532       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
16534 Overview:
16535 """""""""
16537 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
16538 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
16539 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
16540 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
16541 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
16542 equivalent to:
16544 .. code-block:: text
16546   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
16547     %realPred = and i1 %pred, undef
16548     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
16550   leave:
16551     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
16552     ret void
16554   continue:
16555     ret void
16556   }
16559 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
16560 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
16561 see :doc:`FaultMaps`.
16563 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
16564 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
16565 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
16566 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
16567 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
16568 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
16570 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
16573 '``llvm.experimental.widenable.condition``' Intrinsic
16574 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16576 Syntax:
16577 """""""
16581       declare i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16583 Overview:
16584 """""""""
16586 This intrinsic represents a "widenable condition" which is
16587 boolean expressions with the following property: whether this
16588 expression is `true` or `false`, the program is correct and
16589 well-defined.
16591 Together with :ref:`deoptimization operand bundles <deopt_opbundles>`,
16592 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` allows frontends to
16593 express guards or checks on optimistic assumptions made during
16594 compilation and represent them as branch instructions on special
16595 conditions.
16597 While this may appear similar in semantics to `undef`, it is very
16598 different in that an invocation produces a particular, singular
16599 value. It is also intended to be lowered late, and remain available
16600 for specific optimizations and transforms that can benefit from its
16601 special properties.
16603 Arguments:
16604 """"""""""
16606 None.
16608 Semantics:
16609 """"""""""
16611 The intrinsic ``@llvm.experimental.widenable.condition()``
16612 returns either `true` or `false`. For each evaluation of a call
16613 to this intrinsic, the program must be valid and correct both if
16614 it returns `true` and if it returns `false`. This allows
16615 transformation passes to replace evaluations of this intrinsic
16616 with either value whenever one is beneficial.
16618 When used in a branch condition, it allows us to choose between
16619 two alternative correct solutions for the same problem, like
16620 in example below:
16622 .. code-block:: text
16624     %cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16625     br i1 %cond, label %solution_1, label %solution_2
16627   label %fast_path:
16628     ; Apply memory-consuming but fast solution for a task.
16630   label %slow_path:
16631     ; Cheap in memory but slow solution.
16633 Whether the result of intrinsic's call is `true` or `false`,
16634 it should be correct to pick either solution. We can switch
16635 between them by replacing the result of
16636 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` with different
16637 `i1` expressions.
16639 This is how it can be used to represent guards as widenable branches:
16641 .. code-block:: text
16643   block:
16644     ; Unguarded instructions
16645     call void @llvm.experimental.guard(i1 %cond, <args...>) ["deopt"(<deopt_args...>)]
16646     ; Guarded instructions
16648 Can be expressed in an alternative equivalent form of explicit branch using
16649 ``@llvm.experimental.widenable.condition``:
16651 .. code-block:: text
16653   block:
16654     ; Unguarded instructions
16655     %widenable_condition = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16656     %guard_condition = and i1 %cond, %widenable_condition
16657     br i1 %guard_condition, label %guarded, label %deopt
16659   guarded:
16660     ; Guarded instructions
16662   deopt:
16663     call type @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"(<deopt_args...>) ]
16665 So the block `guarded` is only reachable when `%cond` is `true`,
16666 and it should be valid to go to the block `deopt` whenever `%cond`
16667 is `true` or `false`.
16669 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` will never throw, thus
16670 it cannot be invoked.
16672 Guard widening:
16673 """""""""""""""
16675 When ``@llvm.experimental.widenable.condition()`` is used in
16676 condition of a guard represented as explicit branch, it is
16677 legal to widen the guard's condition with any additional
16678 conditions.
16680 Guard widening looks like replacement of
16682 .. code-block:: text
16684   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16685   %guard_cond = and i1 %cond, %widenable_cond
16686   br i1 %guard_cond, label %guarded, label %deopt
16688 with
16690 .. code-block:: text
16692   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16693   %new_cond = and i1 %any_other_cond, %widenable_cond
16694   %new_guard_cond = and i1 %cond, %new_cond
16695   br i1 %new_guard_cond, label %guarded, label %deopt
16697 for this branch. Here `%any_other_cond` is an arbitrarily chosen
16698 well-defined `i1` value. By making guard widening, we may
16699 impose stricter conditions on `guarded` block and bail to the
16700 deopt when the new condition is not met.
16702 Lowering:
16703 """""""""
16705 Default lowering strategy is replacing the result of
16706 call of ``@llvm.experimental.widenable.condition``  with
16707 constant `true`. However it is always correct to replace
16708 it with any other `i1` value. Any pass can
16709 freely do it if it can benefit from non-default lowering.
16712 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
16713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16715 Syntax:
16716 """""""
16720       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
16722 Overview:
16723 """""""""
16725 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
16726 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
16727 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
16728 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
16729 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
16731 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
16732 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
16733 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
16734 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
16735 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
16737 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
16738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16740 Syntax:
16741 """""""
16745       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
16747 Overview:
16748 """""""""
16750 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
16751 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
16752 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
16753 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
16754 an infinite loop with no other side effects.
16756 Arguments:
16757 """"""""""
16759 None.
16761 Semantics:
16762 """"""""""
16764 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
16765 has externally observable side effects.
16767 '``llvm.is.constant.*``' Intrinsic
16768 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16770 Syntax:
16771 """""""
16773 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.is.constant with any argument type.
16777       declare i1 @llvm.is.constant.i32(i32 %operand) nounwind readnone
16778       declare i1 @llvm.is.constant.f32(float %operand) nounwind readnone
16779       declare i1 @llvm.is.constant.TYPENAME(TYPE %operand) nounwind readnone
16781 Overview:
16782 """""""""
16784 The '``llvm.is.constant``' intrinsic will return true if the argument
16785 is known to be a manifest compile-time constant. It is guaranteed to
16786 fold to either true or false before generating machine code.
16788 Semantics:
16789 """"""""""
16791 This intrinsic generates no code. If its argument is known to be a
16792 manifest compile-time constant value, then the intrinsic will be
16793 converted to a constant true value. Otherwise, it will be converted to
16794 a constant false value.
16796 In particular, note that if the argument is a constant expression
16797 which refers to a global (the address of which _is_ a constant, but
16798 not manifest during the compile), then the intrinsic evaluates to
16799 false.
16801 The result also intentionally depends on the result of optimization
16802 passes -- e.g., the result can change depending on whether a
16803 function gets inlined or not. A function's parameters are
16804 obviously not constant. However, a call like
16805 ``llvm.is.constant.i32(i32 %param)`` *can* return true after the
16806 function is inlined, if the value passed to the function parameter was
16807 a constant.
16809 On the other hand, if constant folding is not run, it will never
16810 evaluate to true, even in simple cases.
16812 Stack Map Intrinsics
16813 --------------------
16815 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
16816 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
16817 are described in :doc:`StackMaps`.
16819 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
16820 -------------------------------------
16822 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
16823 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
16825 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
16827 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16830 Syntax:
16831 """""""
16833 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
16834 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
16835 support all bit widths however.
16839       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
16840                                                                        i8* <src>,
16841                                                                        i32 <len>,
16842                                                                        i32 <element_size>)
16843       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
16844                                                                        i8* <src>,
16845                                                                        i64 <len>,
16846                                                                        i32 <element_size>)
16848 Overview:
16849 """""""""
16851 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
16852 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
16853 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
16854 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
16855 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
16857 Arguments:
16858 """"""""""
16860 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
16861 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
16862 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
16863 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
16865 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
16866 target-specific atomic access size limit.
16868 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
16869 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
16870 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
16872 Semantics:
16873 """"""""""
16875 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
16876 memory from the source location to the destination location. These locations are not
16877 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
16878 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
16879 aligned at an ``element_size`` boundary.
16881 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
16882 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
16883 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
16884 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
16886 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
16887 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
16888 destination.
16890 Lowering:
16891 """""""""
16893 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
16894 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
16895 is replaced with an actual element size.
16897 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
16899 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16902 Syntax:
16903 """""""
16905 This is an overloaded intrinsic. You can use
16906 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
16907 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
16911       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
16912                                                                         i8* <src>,
16913                                                                         i32 <len>,
16914                                                                         i32 <element_size>)
16915       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
16916                                                                         i8* <src>,
16917                                                                         i64 <len>,
16918                                                                         i32 <element_size>)
16920 Overview:
16921 """""""""
16923 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
16924 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
16925 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
16926 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
16927 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
16928 integer multiple of the ``element_size`` in size.
16930 Arguments:
16931 """"""""""
16933 The first three arguments are the same as they are in the
16934 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
16935 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
16936 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
16937 behaviour of the intrinsic is undefined.
16939 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
16940 greater than a target-specific atomic access size limit.
16942 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
16943 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
16944 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
16945 boundary.
16947 Semantics:
16948 """"""""""
16950 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
16951 of memory from the source location to the destination location. These locations
16952 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
16953 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
16954 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
16956 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
16957 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
16958 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
16959 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
16960 specified.
16962 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
16963 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
16964 destination.
16966 Lowering:
16967 """""""""
16969 In the most general case call to the
16970 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
16971 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
16972 actual element size.
16974 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
16976 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
16978 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16979 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16981 Syntax:
16982 """""""
16984 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
16985 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
16986 support all bit widths however.
16990       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
16991                                                                   i8 <value>,
16992                                                                   i32 <len>,
16993                                                                   i32 <element_size>)
16994       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
16995                                                                   i8 <value>,
16996                                                                   i64 <len>,
16997                                                                   i32 <element_size>)
16999 Overview:
17000 """""""""
17002 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
17003 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
17004 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
17005 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
17006 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
17008 Arguments:
17009 """"""""""
17011 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
17012 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
17013 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
17014 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
17016 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
17017 target-specific atomic access size limit.
17019 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
17020 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
17021 the destination pointer is aligned to that boundary.
17023 Semantics:
17024 """"""""""
17026 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
17027 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
17028 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
17029 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
17031 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
17032 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
17033 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
17034 when specified.
17036 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
17037 provided by a set of unordered stores to the destination.
17039 Lowering:
17040 """""""""
17042 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
17043 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
17044 is replaced with an actual element size.
17046 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.
17048 Objective-C ARC Runtime Intrinsics
17049 ----------------------------------
17051 LLVM provides intrinsics that lower to Objective-C ARC runtime entry points.
17052 LLVM is aware of the semantics of these functions, and optimizes based on that
17053 knowledge. You can read more about the details of Objective-C ARC `here
17054 <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html>`_.
17056 '``llvm.objc.autorelease``' Intrinsic
17057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17059 Syntax:
17060 """""""
17063       declare i8* @llvm.objc.autorelease(i8*)
17065 Lowering:
17066 """""""""
17068 Lowers to a call to `objc_autorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autorelease>`_.
17070 '``llvm.objc.autoreleasePoolPop``' Intrinsic
17071 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17073 Syntax:
17074 """""""
17077       declare void @llvm.objc.autoreleasePoolPop(i8*)
17079 Lowering:
17080 """""""""
17082 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPop <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpop-void-pool>`_.
17084 '``llvm.objc.autoreleasePoolPush``' Intrinsic
17085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17087 Syntax:
17088 """""""
17091       declare i8* @llvm.objc.autoreleasePoolPush()
17093 Lowering:
17094 """""""""
17096 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPush <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpush-void>`_.
17098 '``llvm.objc.autoreleaseReturnValue``' Intrinsic
17099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17101 Syntax:
17102 """""""
17105       declare i8* @llvm.objc.autoreleaseReturnValue(i8*)
17107 Lowering:
17108 """""""""
17110 Lowers to a call to `objc_autoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autoreleasereturnvalue>`_.
17112 '``llvm.objc.copyWeak``' Intrinsic
17113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17115 Syntax:
17116 """""""
17119       declare void @llvm.objc.copyWeak(i8**, i8**)
17121 Lowering:
17122 """""""""
17124 Lowers to a call to `objc_copyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-copyweak-id-dest-id-src>`_.
17126 '``llvm.objc.destroyWeak``' Intrinsic
17127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17129 Syntax:
17130 """""""
17133       declare void @llvm.objc.destroyWeak(i8**)
17135 Lowering:
17136 """""""""
17138 Lowers to a call to `objc_destroyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-destroyweak-id-object>`_.
17140 '``llvm.objc.initWeak``' Intrinsic
17141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17143 Syntax:
17144 """""""
17147       declare i8* @llvm.objc.initWeak(i8**, i8*)
17149 Lowering:
17150 """""""""
17152 Lowers to a call to `objc_initWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-initweak>`_.
17154 '``llvm.objc.loadWeak``' Intrinsic
17155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17157 Syntax:
17158 """""""
17161       declare i8* @llvm.objc.loadWeak(i8**)
17163 Lowering:
17164 """""""""
17166 Lowers to a call to `objc_loadWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweak>`_.
17168 '``llvm.objc.loadWeakRetained``' Intrinsic
17169 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17171 Syntax:
17172 """""""
17175       declare i8* @llvm.objc.loadWeakRetained(i8**)
17177 Lowering:
17178 """""""""
17180 Lowers to a call to `objc_loadWeakRetained <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweakretained>`_.
17182 '``llvm.objc.moveWeak``' Intrinsic
17183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17185 Syntax:
17186 """""""
17189       declare void @llvm.objc.moveWeak(i8**, i8**)
17191 Lowering:
17192 """""""""
17194 Lowers to a call to `objc_moveWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-moveweak-id-dest-id-src>`_.
17196 '``llvm.objc.release``' Intrinsic
17197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17199 Syntax:
17200 """""""
17203       declare void @llvm.objc.release(i8*)
17205 Lowering:
17206 """""""""
17208 Lowers to a call to `objc_release <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-release-id-value>`_.
17210 '``llvm.objc.retain``' Intrinsic
17211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17213 Syntax:
17214 """""""
17217       declare i8* @llvm.objc.retain(i8*)
17219 Lowering:
17220 """""""""
17222 Lowers to a call to `objc_retain <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retain>`_.
17224 '``llvm.objc.retainAutorelease``' Intrinsic
17225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17227 Syntax:
17228 """""""
17231       declare i8* @llvm.objc.retainAutorelease(i8*)
17233 Lowering:
17234 """""""""
17236 Lowers to a call to `objc_retainAutorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautorelease>`_.
17238 '``llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue``' Intrinsic
17239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17241 Syntax:
17242 """""""
17245       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue(i8*)
17247 Lowering:
17248 """""""""
17250 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasereturnvalue>`_.
17252 '``llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue``' Intrinsic
17253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17255 Syntax:
17256 """""""
17259       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue(i8*)
17261 Lowering:
17262 """""""""
17264 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleasedReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasedreturnvalue>`_.
17266 '``llvm.objc.retainBlock``' Intrinsic
17267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17269 Syntax:
17270 """""""
17273       declare i8* @llvm.objc.retainBlock(i8*)
17275 Lowering:
17276 """""""""
17278 Lowers to a call to `objc_retainBlock <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainblock>`_.
17280 '``llvm.objc.storeStrong``' Intrinsic
17281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17283 Syntax:
17284 """""""
17287       declare void @llvm.objc.storeStrong(i8**, i8*)
17289 Lowering:
17290 """""""""
17292 Lowers to a call to `objc_storeStrong <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-storestrong-id-object-id-value>`_.
17294 '``llvm.objc.storeWeak``' Intrinsic
17295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17297 Syntax:
17298 """""""
17301       declare i8* @llvm.objc.storeWeak(i8**, i8*)
17303 Lowering:
17304 """""""""
17306 Lowers to a call to `objc_storeWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-storeweak>`_.
17308 Preserving Debug Information Intrinsics
17309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17311 These intrinsics are used to carry certain debuginfo together with
17312 IR-level operations. For example, it may be desirable to
17313 know the structure/union name and the original user-level field
17314 indices. Such information got lost in IR GetElementPtr instruction
17315 since the IR types are different from debugInfo types and unions
17316 are converted to structs in IR.
17318 '``llvm.preserve.array.access.index``' Intrinsic
17319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17321 Syntax:
17322 """""""
17325       declare <type2>
17326       @llvm.preserve.array.access.index.p0s_union.anons.p0a10s_union.anons(<type> base,
17327                                                                            i32 dim,
17328                                                                            i32 index)
17330 Overview:
17331 """""""""
17333 The '``llvm.preserve.array.access.index``' intrinsic returns the getelementptr address
17334 based on array base ``base``, array dimension ``dim`` and the last access index ``index``
17335 into the array.
17337 Arguments:
17338 """"""""""
17340 The ``base`` is the array base address.  The ``dim`` is the array dimension.
17341 The ``base`` is a pointer if ``dim`` equals 0.
17342 The ``index`` is the last access index into the array or pointer.
17344 Semantics:
17345 """"""""""
17347 The '``llvm.preserve.array.access.index``' intrinsic produces the same result
17348 as a getelementptr with base ``base`` and access operands ``{dim's 0's, index}``.
17350 '``llvm.preserve.union.access.index``' Intrinsic
17351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17353 Syntax:
17354 """""""
17357       declare <type>
17358       @llvm.preserve.union.access.index.p0s_union.anons.p0s_union.anons(<type> base,
17359                                                                         i32 di_index)
17361 Overview:
17362 """""""""
17364 The '``llvm.preserve.union.access.index``' intrinsic carries the debuginfo field index
17365 ``di_index`` and returns the ``base`` address.
17366 The ``llvm.preserve.access.index`` type of metadata is attached to this call instruction
17367 to provide union debuginfo type.
17369 Arguments:
17370 """"""""""
17372 The ``base`` is the union base address. The ``di_index`` is the field index in debuginfo.
17374 Semantics:
17375 """"""""""
17377 The '``llvm.preserve.union.access.index``' intrinsic returns the ``base`` address.
17379 '``llvm.preserve.struct.access.index``' Intrinsic
17380 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17382 Syntax:
17383 """""""
17386       declare <type2>
17387       @llvm.preserve.struct.access.index.p0i8.p0s_struct.anon.0s(<type> base,
17388                                                                  i32 gep_index,
17389                                                                  i32 di_index)
17391 Overview:
17392 """""""""
17394 The '``llvm.preserve.struct.access.index``' intrinsic returns the getelementptr address
17395 based on struct base ``base`` and IR struct member index ``gep_index``.
17396 The ``llvm.preserve.access.index`` type of metadata is attached to this call instruction
17397 to provide struct debuginfo type.
17399 Arguments:
17400 """"""""""
17402 The ``base`` is the structure base address. The ``gep_index`` is the struct member index
17403 based on IR structures. The ``di_index`` is the struct member index based on debuginfo.
17405 Semantics:
17406 """"""""""
17408 The '``llvm.preserve.struct.access.index``' intrinsic produces the same result
17409 as a getelementptr with base ``base`` and access operands ``{0, gep_index}``.