Revert r354244 "[DAGCombiner] Eliminate dead stores to stack."
[llvm-complete.git] / docs / LangRef.rst
blob044f3521ce6cfebda46a37812a38870bd69b82cf
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
9 Abstract
10 ========
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
19 Introduction
20 ============
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
43 .. _wellformed:
45 Well-Formedness
46 ---------------
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
53 .. code-block:: llvm
55     %x = add i32 1, %x
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
64 .. _identifiers:
66 Identifiers
67 ===========
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global values to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
105 The easy way:
107 .. code-block:: llvm
109     %result = mul i32 %X, 8
111 After strength reduction:
113 .. code-block:: llvm
115     %result = shl i32 %X, 3
117 And the hard way:
119 .. code-block:: llvm
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
141 High Level Structure
142 ====================
144 Module Structure
145 ----------------
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
154 .. code-block:: llvm
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8*...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
187 .. _linkage:
189 Linkage Types
190 -------------
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with a private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
244 .. _linkage_appending:
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
254     Unfortunately this doesn't correspond to any feature in .o files, so it
255     can only be used for variables like ``llvm.global_ctors`` which llvm
256     interprets specially.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``external``
271     If none of the above identifiers are used, the global is externally
272     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
273     resolve external symbol references.
275 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
276 other than ``external`` or ``extern_weak``.
278 .. _callingconv:
280 Calling Conventions
281 -------------------
283 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
284 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
285 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
286 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
287 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
288 added in the future:
290 "``ccc``" - The C calling convention
291     This calling convention (the default if no other calling convention
292     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
293     convention supports varargs function calls and tolerates some
294     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
295     the function (as does normal C).
296 "``fastcc``" - The fast calling convention
297     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
298     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
299     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
300     code for the target, without having to conform to an externally
301     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
302     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
303     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
304     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
305     match the prototype of the function definition.
306 "``coldcc``" - The cold calling convention
307     This calling convention attempts to make code in the caller as
308     efficient as possible under the assumption that the call is not
309     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
310     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
311     This calling convention does not support varargs and requires the
312     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
313     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
314     calls for inlining.
315 "``cc 10``" - GHC convention
316     This calling convention has been implemented specifically for use by
317     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
318     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
319     by disabling callee save registers. This calling convention should
320     not be used lightly but only for specific situations such as an
321     alternative to the *register pinning* performance technique often
322     used when implementing functional programming languages. At the
323     moment only X86 supports this convention and it has the following
324     limitations:
326     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
327        floating-point types are supported.
328     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
329        floating-point parameters.
331     This calling convention supports `tail call
332     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
333     caller and callee are using it.
334 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
335     This calling convention has been implemented specifically for use by
336     the `High-Performance Erlang
337     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
338     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
339     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
340     registers for argument passing than the ordinary C calling
341     convention and defines no callee-saved registers. The calling
342     convention properly supports `tail call
343     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
344     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
345     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
346     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
347     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
348     bit).
349 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
350     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
351     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
352     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
353     platform's customary return register.
354 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
355     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
356     sequence in place of a call site. This convention forces the call
357     arguments into registers but allows them to be dynamically
358     allocated. This can currently only be used with calls to
359     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
360     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
361 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
362     This calling convention attempts to make the code in the caller as
363     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
364     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
365     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
366     burden of saving and recovering a large register set before and after the
367     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
368     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
369     apply for values returned in callee-saved registers.
371     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
372       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
373       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
375     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
376     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
377     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
378     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
379     registers, which haven't already been saved by the caller. The
380     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
381     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
382     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
383     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
384     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
385     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
387     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
388     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
389     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
390     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
391     by other runtimes in the future too. The current implementation only
392     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
393     future.
394 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
395     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
396     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
397     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
398     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
399     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
400     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
401     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
402     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
403     returned in callee-saved registers.
405     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
406       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
407       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
409     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
410     that don't need to call out to any other functions.
412     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
413     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
414     experimental at this time.
415 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
416     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
417     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
418     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
419     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
420     sequence.
422     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
423     preserving as many registers as possible (all the registers that are
424     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
426     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
427     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
428     caller/callee-saved registers.
430     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
431     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
433     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
434       RDI and RAX.
435 "``swiftcc``" - This calling convention is used for Swift language.
436     - On X86-64 RCX and R8 are available for additional integer returns, and
437       XMM2 and XMM3 are available for additional FP/vector returns.
438     - On iOS platforms, we use AAPCS-VFP calling convention.
439 "``cc <n>``" - Numbered convention
440     Any calling convention may be specified by number, allowing
441     target-specific calling conventions to be used. Target specific
442     calling conventions start at 64.
444 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
445 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
446 convention.
448 .. _visibilitystyles:
450 Visibility Styles
451 -----------------
453 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
454 styles:
456 "``default``" - Default style
457     On targets that use the ELF object file format, default visibility
458     means that the declaration is visible to other modules and, in
459     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
460     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
461     to other modules. Default visibility corresponds to "external
462     linkage" in the language.
463 "``hidden``" - Hidden style
464     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
465     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
466     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
467     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
468     library) can reference it directly.
469 "``protected``" - Protected style
470     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
471     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
472     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
473     cannot be overridden by another module.
475 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
476 visibility.
478 .. _dllstorageclass:
480 DLL Storage Classes
481 -------------------
483 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
484 DLL storage class:
486 ``dllimport``
487     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
488     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
489     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
490     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
491 ``dllexport``
492     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
493     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
494     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
495     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
496     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
497     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
499 .. _tls_model:
501 Thread Local Storage Models
502 ---------------------------
504 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
505 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
506 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
507 TLS model may be specified:
509 ``localdynamic``
510     For variables that are only used within the current shared library.
511 ``initialexec``
512     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
513 ``localexec``
514     For variables defined in the executable and only used within it.
516 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
518 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
519 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
520 more information on under which circumstances the different models may
521 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
522 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
524 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
525 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
527 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
528 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
530 .. _runtime_preemption_model:
532 Runtime Preemption Specifiers
533 -----------------------------
535 Global variables, functions and aliases may have an optional runtime preemption
536 specifier. If a preemption specifier isn't given explicitly, then a
537 symbol is assumed to be ``dso_preemptable``.
539 ``dso_preemptable``
540     Indicates that the function or variable may be replaced by a symbol from
541     outside the linkage unit at runtime.
543 ``dso_local``
544     The compiler may assume that a function or variable marked as ``dso_local``
545     will resolve to a symbol within the same linkage unit. Direct access will
546     be generated even if the definition is not within this compilation unit.
548 .. _namedtypes:
550 Structure Types
551 ---------------
553 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
554 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
555 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
556 to forward declare a type that is not yet available.
558 An example of an identified structure specification is:
560 .. code-block:: llvm
562     %mytype = type { %mytype*, i32 }
564 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
565 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
567 .. _nointptrtype:
569 Non-Integral Pointer Type
570 -------------------------
572 Note: non-integral pointer types are a work in progress, and they should be
573 considered experimental at this time.
575 LLVM IR optionally allows the frontend to denote pointers in certain address
576 spaces as "non-integral" via the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
577 Non-integral pointer types represent pointers that have an *unspecified* bitwise
578 representation; that is, the integral representation may be target dependent or
579 unstable (not backed by a fixed integer).
581 ``inttoptr`` instructions converting integers to non-integral pointer types are
582 ill-typed, and so are ``ptrtoint`` instructions converting values of
583 non-integral pointer types to integers.  Vector versions of said instructions
584 are ill-typed as well.
586 .. _globalvars:
588 Global Variables
589 ----------------
591 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
592 instead of run-time.
594 Global variable definitions must be initialized.
596 Global variables in other translation units can also be declared, in which
597 case they don't have an initializer.
599 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
600 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified. If there
601 is a mismatch between the explicit or inferred section information for the
602 variable declaration and its definition the resulting behavior is undefined.
604 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
605 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
606 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
607 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
608 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
609 variable.
611 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
612 constant, even if the final definition of the global is not. This
613 capability can be used to enable slightly better optimization of the
614 program, but requires the language definition to guarantee that
615 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
616 units that do not include the definition.
618 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
619 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
620 always define a pointer to their "content" type because they describe a
621 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
622 pointers.
624 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
625 that the address is not significant, only the content. Constants marked
626 like this can be merged with other constants if they have the same
627 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
628 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
629 whose address is significant.
631 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
632 not be significant within the module.
634 A global variable may be declared to reside in a target-specific
635 numbered address space. For targets that support them, address spaces
636 may affect how optimizations are performed and/or what target
637 instructions are used to access the variable. The default address space
638 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
640 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
641 target supports it, it will emit globals to the section specified.
642 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
643 support.
645 External declarations may have an explicit section specified. Section
646 information is retained in LLVM IR for targets that make use of this
647 information. Attaching section information to an external declaration is an
648 assertion that its definition is located in the specified section. If the
649 definition is located in a different section, the behavior is undefined.
651 By default, global initializers are optimized by assuming that global
652 variables defined within the module are not modified from their
653 initial values before the start of the global initializer. This is
654 true even for variables potentially accessible from outside the
655 module, including those with external linkage or appearing in
656 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
657 by marking the variable with ``externally_initialized``.
659 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
660 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
661 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
662 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
663 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
664 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
665 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
666 assume that the globals are densely packed in their section and try to
667 iterate over them as an array, alignment padding would break this
668 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
670 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
671 an optional :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`,
672 an optional :ref:`global attributes <glattrs>` and
673 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`.
675 Variables and aliases can have a
676 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
678 Syntax::
680       @<GlobalVarName> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility]
681                          [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
682                          [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace]
683                          [ExternallyInitialized]
684                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
685                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
686                          [, align <Alignment>] (, !name !N)*
688 For example, the following defines a global in a numbered address space
689 with an initializer, section, and alignment:
691 .. code-block:: llvm
693     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
695 The following example just declares a global variable
697 .. code-block:: llvm
699    @G = external global i32
701 The following example defines a thread-local global with the
702 ``initialexec`` TLS model:
704 .. code-block:: llvm
706     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
708 .. _functionstructure:
710 Functions
711 ---------
713 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
714 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`runtime preemption
715 specifier <runtime_preemption_model>`,  an optional :ref:`visibility
716 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
717 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
718 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
719 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
720 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
721 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
722 an optional address space, an optional section, an optional alignment,
723 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
724 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
725 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
726 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
727 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
728 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
730 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
731 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility style
732 <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`, an
733 optional :ref:`calling convention <callingconv>`, an optional ``unnamed_addr``
734 or ``local_unnamed_addr`` attribute, an optional address space, a return type,
735 an optional :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function name, a possibly
736 empty list of arguments, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
737 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, and an optional
738 :ref:`prologue <prologuedata>`.
740 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
741 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
742 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
743 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
744 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
745 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
746 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
747 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
748 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
750 The first basic block in a function is special in two ways: it is
751 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
752 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
753 the entry block of a function). Because the block can have no
754 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
756 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
757 target supports it, it will emit functions to the section specified.
758 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
760 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
761 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
762 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
763 is specified, the function is forced to have at least that much
764 alignment. All alignments must be a power of 2.
766 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
767 be significant and two identical functions can be merged.
769 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
770 not be significant within the module.
772 If an explicit address space is not given, it will default to the program
773 address space from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
775 Syntax::
777     define [linkage] [PreemptionSpecifier] [visibility] [DLLStorageClass]
778            [cconv] [ret attrs]
779            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
780            [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace] [fn Attrs]
781            [section "name"] [comdat [($name)]] [align N] [gc] [prefix Constant]
782            [prologue Constant] [personality Constant] (!name !N)* { ... }
784 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
785 argument is of the following form:
787 Syntax::
789    <type> [parameter Attrs] [name]
792 .. _langref_aliases:
794 Aliases
795 -------
797 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
798 are just a new symbol and metadata for an existing position.
800 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
801 constant expression.
803 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
804 :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`, an optional
805 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
806 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
808 Syntax::
810     @<Name> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
812 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
813 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
814 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
816 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
817 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
818 to the same content.
820 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
821 not be significant within the module.
823 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
824 some can only be checked when producing an object file:
826 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
827   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
829 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
830   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
831   object file.
833 * No global value in the expression can be a declaration, since that
834   would require a relocation, which is not possible.
836 .. _langref_ifunc:
838 IFuncs
839 -------
841 IFuncs, like as aliases, don't create any new data or func. They are just a new
842 symbol that dynamic linker resolves at runtime by calling a resolver function.
844 IFuncs have a name and a resolver that is a function called by dynamic linker
845 that returns address of another function associated with the name.
847 IFunc may have an optional :ref:`linkage type <linkage>` and an optional
848 :ref:`visibility style <visibility>`.
850 Syntax::
852     @<Name> = [Linkage] [Visibility] ifunc <IFuncTy>, <ResolverTy>* @<Resolver>
855 .. _langref_comdats:
857 Comdats
858 -------
860 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
862 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
863 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
864 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
865 aliasee computes to, if any.
867 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
868 choose between keys in two different object files.
870 Syntax::
872     $<Name> = comdat SelectionKind
874 The selection kind must be one of the following:
876 ``any``
877     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
878 ``exactmatch``
879     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
880     same data.
881 ``largest``
882     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
883 ``noduplicates``
884     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
885 ``samesize``
886     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
887     same amount of data.
889 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs, and ELF and WebAssembly
890 only support ``any`` as a selection kind.
892 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
893 the COMDAT key's section is the largest:
895 .. code-block:: text
897    $foo = comdat largest
898    @foo = global i32 2, comdat($foo)
900    define void @bar() comdat($foo) {
901      ret void
902    }
904 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
905 the global name:
907 .. code-block:: text
909   $foo = comdat any
910   @foo = global i32 2, comdat
913 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
914 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
915 and another COMDAT section with selection kind
916 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
917 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
919 There are some restrictions on the properties of the global object.
920 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
921 targeting COFF.
922 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
923 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
924 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
925 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
926 if a collision occurs in the symbol table.
928 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
929 For example:
931 .. code-block:: text
933    $foo = comdat any
934    $bar = comdat any
935    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
936    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
938 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
939 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
940 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
941 sections.
943 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
944 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
945 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
946 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
947 is supplied to `llc`).
949 .. _namedmetadatastructure:
951 Named Metadata
952 --------------
954 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
955 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
956 operands for a named metadata.
958 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
959    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
960    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
961    are still valid, which allows any character to be part of a name.
963 Syntax::
965     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
966     !0 = !{!"zero"}
967     !1 = !{!"one"}
968     !2 = !{!"two"}
969     ; A named metadata.
970     !name = !{!0, !1, !2}
972 .. _paramattrs:
974 Parameter Attributes
975 --------------------
977 The return type and each parameter of a function type may have a set of
978 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
979 used to communicate additional information about the result or
980 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
981 of the function, not of the function type, so functions with different
982 parameter attributes can have the same function type.
984 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
985 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
986 For example:
988 .. code-block:: llvm
990     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
991     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
992     declare signext i8 @returns_signed_char()
994 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
995 ``readonly``) come immediately after the argument list.
997 Currently, only the following parameter attributes are defined:
999 ``zeroext``
1000     This indicates to the code generator that the parameter or return
1001     value should be zero-extended to the extent required by the target's
1002     ABI by the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
1003 ``signext``
1004     This indicates to the code generator that the parameter or return
1005     value should be sign-extended to the extent required by the target's
1006     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
1007     the callee (for a return value).
1008 ``inreg``
1009     This indicates that this parameter or return value should be treated
1010     in a special target-dependent fashion while emitting code for
1011     a function call or return (usually, by putting it in a register as
1012     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
1013     two different kinds of registers). Use of this attribute is
1014     target-specific.
1015 ``byval``
1016     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
1017     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
1018     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
1019     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
1020     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
1021     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
1022     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
1023     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
1024     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
1025     values.
1027     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
1028     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
1029     form and the known alignment of the pointer specified to the call
1030     site. If the alignment is not specified, then the code generator
1031     makes a target-specific assumption.
1033 .. _attr_inalloca:
1035 ``inalloca``
1037     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
1038     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
1039     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
1040     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
1041     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
1042     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
1044     An argument allocation may be used by a call at most once because
1045     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
1046     used in conjunction with other attributes that affect argument
1047     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
1048     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
1049     large aggregate return values, which means that frontend authors
1050     must lower them with ``sret`` pointers.
1052     When the call site is reached, the argument allocation must have
1053     been the most recent stack allocation that is still live, or the
1054     behavior is undefined. It is possible to allocate additional stack
1055     space after an argument allocation and before its call site, but it
1056     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
1057     <int_stackrestore>`.
1059     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
1060     attribute.
1062 ``sret``
1063     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
1064     structure that is the return value of the function in the source
1065     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
1066     loads and stores to the structure may be assumed by the callee not
1067     to trap and to be properly aligned. This is not a valid attribute
1068     for return values.
1070 .. _attr_align:
1072 ``align <n>``
1073     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
1074     have the specified alignment.
1076     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
1077     ``byval`` attribute.
1079 .. _noalias:
1081 ``noalias``
1082     This indicates that objects accessed via pointer values
1083     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
1084     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
1085     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
1086     also has additional semantics described below. The caller shares the
1087     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
1088     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
1089     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
1091     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1092     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1094     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1095     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1096     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1097     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1098     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1099     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1100     storage for any other object accessible to the caller.
1102 ``nocapture``
1103     This indicates that the callee does not make any copies of the
1104     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1105     attribute for return values.  Addresses used in volatile operations
1106     are considered to be captured.
1108 .. _nest:
1110 ``nest``
1111     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1112     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1113     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1115 ``returned``
1116     This indicates that the function always returns the argument as its return
1117     value. This is a hint to the optimizer and code generator used when
1118     generating the caller, allowing value propagation, tail call optimization,
1119     and omission of register saves and restores in some cases; it is not
1120     checked or enforced when generating the callee. The parameter and the
1121     function return type must be valid operands for the
1122     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
1123     return values and can only be applied to one parameter.
1125 ``nonnull``
1126     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1127     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1128     checked or enforced by LLVM; if the parameter or return pointer is null,
1129     the behavior is undefined.
1131 ``dereferenceable(<n>)``
1132     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1133     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1134     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1135     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1136     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1137     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1138     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1139     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1140     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1142 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1143     This indicates that the parameter or return value isn't both
1144     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1145     time. All non-null pointers tagged with
1146     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1147     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1148     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1149     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1150     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1151     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1152     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1153     pointer typed parameters.
1155 ``swiftself``
1156     This indicates that the parameter is the self/context parameter. This is not
1157     a valid attribute for return values and can only be applied to one
1158     parameter.
1160 ``swifterror``
1161     This attribute is motivated to model and optimize Swift error handling. It
1162     can be applied to a parameter with pointer to pointer type or a
1163     pointer-sized alloca. At the call site, the actual argument that corresponds
1164     to a ``swifterror`` parameter has to come from a ``swifterror`` alloca or
1165     the ``swifterror`` parameter of the caller. A ``swifterror`` value (either
1166     the parameter or the alloca) can only be loaded and stored from, or used as
1167     a ``swifterror`` argument. This is not a valid attribute for return values
1168     and can only be applied to one parameter.
1170     These constraints allow the calling convention to optimize access to
1171     ``swifterror`` variables by associating them with a specific register at
1172     call boundaries rather than placing them in memory. Since this does change
1173     the calling convention, a function which uses the ``swifterror`` attribute
1174     on a parameter is not ABI-compatible with one which does not.
1176     These constraints also allow LLVM to assume that a ``swifterror`` argument
1177     does not alias any other memory visible within a function and that a
1178     ``swifterror`` alloca passed as an argument does not escape.
1180 .. _gc:
1182 Garbage Collector Strategy Names
1183 --------------------------------
1185 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1186 string:
1188 .. code-block:: llvm
1190     define void @f() gc "name" { ... }
1192 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1193 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1194 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1195 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1196 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1197 which can interoperate with a collector provided externally.
1199 .. _prefixdata:
1201 Prefix Data
1202 -----------
1204 Prefix data is data associated with a function which the code
1205 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1206 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1207 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1208 available through the function pointer while still allowing the
1209 function pointer to be called.
1211 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1212 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1213 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1214 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1215 with a single ``i32``,
1217 .. code-block:: llvm
1219     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1221 The prefix data can be referenced as,
1223 .. code-block:: llvm
1225     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1226     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1227     %b = load i32, i32* %a
1229 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1230 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1231 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1232 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1233 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1234 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1235 data.
1237 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1238 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1239 optimizers but will not be emitted in the object file.
1241 .. _prologuedata:
1243 Prologue Data
1244 -------------
1246 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1247 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1248 function hot-patching and instrumentation.
1250 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1251 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1252 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1253 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1254 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1255 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1256 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1257 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1259 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1260 which encodes the ``nop`` instruction:
1262 .. code-block:: text
1264     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1266 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1267 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1268 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1270 .. code-block:: text
1272     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1274     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1276 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1277 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1278 optimizers but will not be emitted in the object file.
1280 .. _personalityfn:
1282 Personality Function
1283 --------------------
1285 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1286 to use for exception handling.
1288 .. _attrgrp:
1290 Attribute Groups
1291 ----------------
1293 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1294 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1295 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1296 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1297 group will capture the important command line flags used to build that file.
1299 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1300 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1301 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1302 different groups are merged.
1304 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1305 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1307 .. code-block:: llvm
1309    ; Target-independent attributes:
1310    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1312    ; Target-dependent attributes:
1313    attributes #1 = { "no-sse" }
1315    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1316    define void @f() #0 #1 { ... }
1318 .. _fnattrs:
1320 Function Attributes
1321 -------------------
1323 Function attributes are set to communicate additional information about
1324 a function. Function attributes are considered to be part of the
1325 function, not of the function type, so functions with different function
1326 attributes can have the same function type.
1328 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1329 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1330 example:
1332 .. code-block:: llvm
1334     define void @f() noinline { ... }
1335     define void @f() alwaysinline { ... }
1336     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1337     define void @f() optsize { ... }
1339 ``alignstack(<n>)``
1340     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1341     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1342     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1343     parentheses.
1344 ``allocsize(<EltSizeParam>[, <NumEltsParam>])``
1345     This attribute indicates that the annotated function will always return at
1346     least a given number of bytes (or null). Its arguments are zero-indexed
1347     parameter numbers; if one argument is provided, then it's assumed that at
1348     least ``CallSite.Args[EltSizeParam]`` bytes will be available at the
1349     returned pointer. If two are provided, then it's assumed that
1350     ``CallSite.Args[EltSizeParam] * CallSite.Args[NumEltsParam]`` bytes are
1351     available. The referenced parameters must be integer types. No assumptions
1352     are made about the contents of the returned block of memory.
1353 ``alwaysinline``
1354     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1355     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1356     inlining size threshold for this caller.
1357 ``builtin``
1358     This indicates that the callee function at a call site should be
1359     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1360     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1361     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1362     attribute.
1363 ``cold``
1364     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1365     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1366     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1367     weight.
1368 ``convergent``
1369     In some parallel execution models, there exist operations that cannot be
1370     made control-dependent on any additional values.  We call such operations
1371     ``convergent``, and mark them with this attribute.
1373     The ``convergent`` attribute may appear on functions or call/invoke
1374     instructions.  When it appears on a function, it indicates that calls to
1375     this function should not be made control-dependent on additional values.
1376     For example, the intrinsic ``llvm.nvvm.barrier0`` is ``convergent``, so
1377     calls to this intrinsic cannot be made control-dependent on additional
1378     values.
1380     When it appears on a call/invoke, the ``convergent`` attribute indicates
1381     that we should treat the call as though we're calling a convergent
1382     function.  This is particularly useful on indirect calls; without this we
1383     may treat such calls as though the target is non-convergent.
1385     The optimizer may remove the ``convergent`` attribute on functions when it
1386     can prove that the function does not execute any convergent operations.
1387     Similarly, the optimizer may remove ``convergent`` on calls/invokes when it
1388     can prove that the call/invoke cannot call a convergent function.
1389 ``inaccessiblememonly``
1390     This attribute indicates that the function may only access memory that
1391     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1392     of ``readnone``. If the function reads or writes other memory, the
1393     behavior is undefined.
1394 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1395     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1396     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1397     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``. If the
1398     function reads or writes other memory, the behavior is undefined.
1399 ``inlinehint``
1400     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1401     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1402     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1403     inliner.
1404 ``jumptable``
1405     This attribute indicates that the function should be added to a
1406     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1407     references to this function should be replaced with a reference to the
1408     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1409     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1410     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1411     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1412 ``minsize``
1413     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1414     passes make choices that keep the code size of this function as small
1415     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1416     performance in order to minimize the size of the generated code.
1417 ``naked``
1418     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1419     function. This can have very system-specific consequences.
1420 ``no-jump-tables``
1421     When this attribute is set to true, the jump tables and lookup tables that
1422     can be generated from a switch case lowering are disabled.
1423 ``nobuiltin``
1424     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1425     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1426     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1427     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1428     and on function declarations and definitions.
1429 ``noduplicate``
1430     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1431     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1432     within its parent function, but may not be duplicated within
1433     its parent function.
1435     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1436     be an inlining candidate, provided that the call is not
1437     duplicated by inlining. That implies that the function has
1438     internal linkage and only has one call site, so the original
1439     call is dead after inlining.
1440 ``noimplicitfloat``
1441     This attributes disables implicit floating-point instructions.
1442 ``noinline``
1443     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1444     function in any situation. This attribute may not be used together
1445     with the ``alwaysinline`` attribute.
1446 ``nonlazybind``
1447     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1448     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1449     startup time if the function is not called during program startup.
1450 ``noredzone``
1451     This attribute indicates that the code generator should not use a
1452     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1453 ``indirect-tls-seg-refs``
1454     This attribute indicates that the code generator should not use
1455     direct TLS access through segment registers, even if the
1456     target-specific ABI normally permits it.
1457 ``noreturn``
1458     This function attribute indicates that the function never returns
1459     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1460     function ever does dynamically return.
1461 ``norecurse``
1462     This function attribute indicates that the function does not call itself
1463     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1464     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1465 ``nounwind``
1466     This function attribute indicates that the function never raises an
1467     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1468     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1469     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1470     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1471     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1472 ``"null-pointer-is-valid"``
1473    If ``"null-pointer-is-valid"`` is set to ``"true"``, then ``null`` address
1474    in address-space 0 is considered to be a valid address for memory loads and
1475    stores. Any analysis or optimization should not treat dereferencing a
1476    pointer to ``null`` as undefined behavior in this function.
1477    Note: Comparing address of a global variable to ``null`` may still
1478    evaluate to false because of a limitation in querying this attribute inside
1479    constant expressions.
1480 ``optforfuzzing``
1481     This attribute indicates that this function should be optimized
1482     for maximum fuzzing signal.
1483 ``optnone``
1484     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1485     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1486     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1487     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1488     attribute; this attribute is also incompatible
1489     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1491     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1492     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1493     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1494     candidates for inlining into the body of this function.
1495 ``optsize``
1496     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1497     passes make choices that keep the code size of this function low,
1498     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1499     long as they do not significantly impact runtime performance.
1500 ``"patchable-function"``
1501     This attribute tells the code generator that the code
1502     generated for this function needs to follow certain conventions that
1503     make it possible for a runtime function to patch over it later.
1504     The exact effect of this attribute depends on its string value,
1505     for which there currently is one legal possibility:
1507      * ``"prologue-short-redirect"`` - This style of patchable
1508        function is intended to support patching a function prologue to
1509        redirect control away from the function in a thread safe
1510        manner.  It guarantees that the first instruction of the
1511        function will be large enough to accommodate a short jump
1512        instruction, and will be sufficiently aligned to allow being
1513        fully changed via an atomic compare-and-swap instruction.
1514        While the first requirement can be satisfied by inserting large
1515        enough NOP, LLVM can and will try to re-purpose an existing
1516        instruction (i.e. one that would have to be emitted anyway) as
1517        the patchable instruction larger than a short jump.
1519        ``"prologue-short-redirect"`` is currently only supported on
1520        x86-64.
1522     This attribute by itself does not imply restrictions on
1523     inter-procedural optimizations.  All of the semantic effects the
1524     patching may have to be separately conveyed via the linkage type.
1525 ``"probe-stack"``
1526     This attribute indicates that the function will trigger a guard region
1527     in the end of the stack. It ensures that accesses to the stack must be
1528     no further apart than the size of the guard region to a previous
1529     access of the stack. It takes one required string value, the name of
1530     the stack probing function that will be called.
1532     If a function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into
1533     a function with another ``"probe-stack"`` attribute, the resulting
1534     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the caller. If a
1535     function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into a
1536     function that has no ``"probe-stack"`` attribute at all, the resulting
1537     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the callee.
1538 ``readnone``
1539     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1540     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1541     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1542     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1543     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1544     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1545     to callers. This means while it cannot unwind exceptions by calling
1546     the ``C++`` exception throwing methods (since they write to memory), there may
1547     be non-``C++`` mechanisms that throw exceptions without writing to LLVM
1548     visible memory.
1550     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1551     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1552     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1554     If a readnone function reads or writes memory visible to the program, or
1555     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads from
1556     or writes to a readnone pointer argument, the behavior is undefined.
1557 ``readonly``
1558     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1559     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1560     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1561     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1562     state that may be set in the caller. A readonly function always
1563     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1564     called with the same set of arguments and global state.  This means while it
1565     cannot unwind exceptions by calling the ``C++`` exception throwing methods
1566     (since they write to memory), there may be non-``C++`` mechanisms that throw
1567     exceptions without writing to LLVM visible memory.
1569     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1570     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1571     the pointer points to.
1573     If a readonly function writes memory visible to the program, or
1574     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function writes to
1575     a readonly pointer argument, the behavior is undefined.
1576 ``"stack-probe-size"``
1577     This attribute controls the behavior of stack probes: either
1578     the ``"probe-stack"`` attribute, or ABI-required stack probes, if any.
1579     It defines the size of the guard region. It ensures that if the function
1580     may use more stack space than the size of the guard region, stack probing
1581     sequence will be emitted. It takes one required integer value, which
1582     is 4096 by default.
1584     If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is inlined into
1585     a function with another ``"stack-probe-size"`` attribute, the resulting
1586     function has the ``"stack-probe-size"`` attribute that has the lower
1587     numeric value. If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is
1588     inlined into a function that has no ``"stack-probe-size"`` attribute
1589     at all, the resulting function has the ``"stack-probe-size"`` attribute
1590     of the callee.
1591 ``"no-stack-arg-probe"``
1592     This attribute disables ABI-required stack probes, if any.
1593 ``writeonly``
1594     On a function, this attribute indicates that the function may write to but
1595     does not read from memory.
1597     On an argument, this attribute indicates that the function may write to but
1598     does not read through this pointer argument (even though it may read from
1599     the memory that the pointer points to).
1601     If a writeonly function reads memory visible to the program, or
1602     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads
1603     from a writeonly pointer argument, the behavior is undefined.
1604 ``argmemonly``
1605     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1606     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1607     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1608     function can refer to memory only using pointers based on its function
1609     arguments.
1611     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1612     in order to specify that function reads only from its arguments.
1614     If an argmemonly function reads or writes memory other than the pointer
1615     arguments, or has other side-effects, the behavior is undefined.
1616 ``returns_twice``
1617     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1618     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1619     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1620     functions.
1621 ``safestack``
1622     This attribute indicates that
1623     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1624     protection is enabled for this function.
1626     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1627     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1628     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1629     function will have a ``safestack`` attribute.
1630 ``sanitize_address``
1631     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1632     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1633 ``sanitize_memory``
1634     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1635     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1636 ``sanitize_thread``
1637     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1638     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1639 ``sanitize_hwaddress``
1640     This attribute indicates that HWAddressSanitizer checks
1641     (dynamic address safety analysis based on tagged pointers) are enabled for
1642     this function.
1643 ``speculative_load_hardening``
1644     This attribute indicates that
1645     `Speculative Load Hardening <https://llvm.org/docs/SpeculativeLoadHardening.html>`_
1646     should be enabled for the function body.
1648     Speculative Load Hardening is a best-effort mitigation against
1649     information leak attacks that make use of control flow
1650     miss-speculation - specifically miss-speculation of whether a branch
1651     is taken or not. Typically vulnerabilities enabling such attacks are
1652     classified as "Spectre variant #1". Notably, this does not attempt to
1653     mitigate against miss-speculation of branch target, classified as
1654     "Spectre variant #2" vulnerabilities.
1656     When inlining, the attribute is sticky. Inlining a function that carries
1657     this attribute will cause the caller to gain the attribute. This is intended
1658     to provide a maximally conservative model where the code in a function
1659     annotated with this attribute will always (even after inlining) end up
1660     hardened.
1661 ``speculatable``
1662     This function attribute indicates that the function does not have any
1663     effects besides calculating its result and does not have undefined behavior.
1664     Note that ``speculatable`` is not enough to conclude that along any
1665     particular execution path the number of calls to this function will not be
1666     externally observable. This attribute is only valid on functions
1667     and declarations, not on individual call sites. If a function is
1668     incorrectly marked as speculatable and really does exhibit
1669     undefined behavior, the undefined behavior may be observed even
1670     if the call site is dead code.
1672 ``ssp``
1673     This attribute indicates that the function should emit a stack
1674     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1675     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1676     return from the function to see if it has been overwritten. A
1677     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1678     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1680     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1681     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1682     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1683       ``ssp-buffer-size``.
1685     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1686     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1688     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1689     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1690     function will have an ``ssp`` attribute.
1691 ``sspreq``
1692     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1693     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1694     attribute.
1696     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1697     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1698     The specific layout rules are:
1700     #. Large arrays and structures containing large arrays
1701        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1702     #. Small arrays and structures containing small arrays
1703        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1704     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1705        protector.
1707     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1708     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1709     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1710     an ``sspreq`` attribute.
1711 ``sspstrong``
1712     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1713     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1714     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1715     will enable protectors for functions with:
1717     - Arrays of any size and type
1718     - Aggregates containing an array of any size and type.
1719     - Calls to alloca().
1720     - Local variables that have had their address taken.
1722     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1723     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1724     The specific layout rules are:
1726     #. Large arrays and structures containing large arrays
1727        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1728     #. Small arrays and structures containing small arrays
1729        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1730     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1731        protector.
1733     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1735     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1736     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1737     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1738 ``strictfp``
1739     This attribute indicates that the function was called from a scope that
1740     requires strict floating-point semantics.  LLVM will not attempt any
1741     optimizations that require assumptions about the floating-point rounding
1742     mode or that might alter the state of floating-point status flags that
1743     might otherwise be set or cleared by calling this function.
1744 ``"thunk"``
1745     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1746     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1747     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1748     match the thunk target prototype.
1749 ``uwtable``
1750     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1751     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1752     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1753     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1754     units.
1755 ``nocf_check``
1756     This attribute indicates that no control-flow check will be performed on
1757     the attributed entity. It disables -fcf-protection=<> for a specific
1758     entity to fine grain the HW control flow protection mechanism. The flag
1759     is target independent and currently appertains to a function or function
1760     pointer.
1761 ``shadowcallstack``
1762     This attribute indicates that the ShadowCallStack checks are enabled for
1763     the function. The instrumentation checks that the return address for the
1764     function has not changed between the function prolog and eiplog. It is
1765     currently x86_64-specific.
1767 .. _glattrs:
1769 Global Attributes
1770 -----------------
1772 Attributes may be set to communicate additional information about a global variable.
1773 Unlike :ref:`function attributes <fnattrs>`, attributes on a global variable
1774 are grouped into a single :ref:`attribute group <attrgrp>`.
1776 .. _opbundles:
1778 Operand Bundles
1779 ---------------
1781 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1782 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1783 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1784 incorrect and will change program semantics.
1786 Syntax::
1788     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1789     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1790     bundle operand ::= SSA value
1791     tag ::= string constant
1793 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1794 given function may be called from multiple places with different kinds
1795 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1796 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1797 callee being dispatched to.
1799 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1800 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1801 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1802 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1803 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1804 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1805 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1806 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1807 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1809 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1810   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1811 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1812   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1813   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1814   callsite specific attributes.
1815 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1816   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1817   usual as long as they take into account the first two properties.
1819 More specific types of operand bundles are described below.
1821 .. _deopt_opbundles:
1823 Deoptimization Operand Bundles
1824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1826 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1827 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1828 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1829 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1830 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1831 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1832 out of scope for the language reference, but it usually involves
1833 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1835 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1836 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1837 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1838 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1839 operand bundles do not capture their operands except during
1840 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1841 compiled frame.
1843 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1844 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1845 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1846 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1847 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1848 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1849 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1850 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1852 .. code-block:: llvm
1854     define void @f() {
1855       call void @x()  ;; no deopt state
1856       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1857       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1858       ret void
1859     }
1861     define void @g() {
1862       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1863       ret void
1864     }
1866 will result in
1868 .. code-block:: llvm
1870     define void @g() {
1871       call void @x()  ;; still no deopt state
1872       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1873       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1874       ret void
1875     }
1877 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1878 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1879 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1880 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1881 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1883 .. _ob_funclet:
1885 Funclet Operand Bundles
1886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1888 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1889 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1890 is within a particular funclet.  There can be at most one
1891 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1892 exactly one bundle operand.
1894 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1895 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1896 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1898 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1899   intrinsic, or
1900 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1901   not-yet-exited funclet EH pad.
1903 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1904 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1906 GC Transition Operand Bundles
1907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1909 GC transition operand bundles are characterized by the
1910 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
1911 call as a transition between a function with one GC strategy to a
1912 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
1913 between GC strategies requires additional code generation at the call
1914 site, these bundles may contain any values that are needed by the
1915 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
1916 <gc_transition_args>`.
1918 .. _moduleasm:
1920 Module-Level Inline Assembly
1921 ----------------------------
1923 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1924 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1925 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1926 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1928 .. code-block:: llvm
1930     module asm "inline asm code goes here"
1931     module asm "more can go here"
1933 The strings can contain any character by escaping non-printable
1934 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1935 two digit hex code for the number.
1937 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1938 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1940 .. _langref_datalayout:
1942 Data Layout
1943 -----------
1945 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1946 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1947 simply:
1949 .. code-block:: llvm
1951     target datalayout = "layout specification"
1953 The *layout specification* consists of a list of specifications
1954 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1955 with a letter and may include other information after the letter to
1956 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1957 as follows:
1959 ``E``
1960     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1961     the bits with the most significance have the lowest address
1962     location.
1963 ``e``
1964     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1965     is, the bits with the least significance have the lowest address
1966     location.
1967 ``S<size>``
1968     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1969     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1970     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1971     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1972     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1973     alignment promotions.
1974 ``P<address space>``
1975     Specifies the address space that corresponds to program memory.
1976     Harvard architectures can use this to specify what space LLVM
1977     should place things such as functions into. If omitted, the
1978     program memory space defaults to the default address space of 0,
1979     which corresponds to a Von Neumann architecture that has code
1980     and data in the same space.
1981 ``A<address space>``
1982     Specifies the address space of objects created by '``alloca``'.
1983     Defaults to the default address space of 0.
1984 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>:<idx>``
1985     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1986     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. The fourth parameter
1987     ``<idx>`` is a size of index that used for address calculation. If not
1988     specified, the default index size is equal to the pointer size. All sizes
1989     are in bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1990     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1991     in the range [1,2^23).
1992 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1993     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1994     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1995 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1996     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1997     ``<size>``.
1998 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1999     This specifies the alignment for a floating-point type of a given bit
2000     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
2001     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
2002     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
2003     targets.
2004 ``a:<abi>:<pref>``
2005     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
2006 ``m:<mangling>``
2007     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. Symbols
2008     prefixed with the mangling escape character ``\01`` are passed through
2009     directly to the assembler without the escape character. The mangling style
2010     options are
2012     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
2013     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
2014     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
2015       symbols get a ``_`` prefix.
2016     * ``x``: Windows x86 COFF mangling: Private symbols get the usual prefix.
2017       Regular C symbols get a ``_`` prefix. Functions with ``__stdcall``,
2018       ``__fastcall``, and ``__vectorcall`` have custom mangling that appends
2019       ``@N`` where N is the number of bytes used to pass parameters. C++ symbols
2020       starting with ``?`` are not mangled in any way.
2021     * ``w``: Windows COFF mangling: Similar to ``x``, except that normal C
2022       symbols do not receive a ``_`` prefix.
2023 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
2024     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
2025     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
2026     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
2027     this set are considered to support most general arithmetic operations
2028     efficiently.
2029 ``ni:<address space0>:<address space1>:<address space2>...``
2030     This specifies pointer types with the specified address spaces
2031     as :ref:`Non-Integral Pointer Type <nointptrtype>` s.  The ``0``
2032     address space cannot be specified as non-integral.
2034 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
2035 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
2036 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
2038 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
2039 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
2040 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
2041 specifications are given in this list:
2043 -  ``E`` - big endian
2044 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
2045 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
2046    same as the default address space.
2047 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
2048 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
2049 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
2050 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
2051 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
2052 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
2053    alignment of 64-bits
2054 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
2055 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
2056 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
2057 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
2058 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
2059 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
2060 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
2062 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
2063 following rules:
2065 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
2066    that specification is used.
2067 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
2068    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
2069    sought type is used. If none of the specifications are larger than
2070    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
2071    given the default specifications above, the i7 type will use the
2072    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
2073    alignment of i64 (largest specified).
2074 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
2075    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
2076    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
2077    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
2079 The function of the data layout string may not be what you expect.
2080 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
2081 the code generator should use.
2083 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
2084 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
2085 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
2086 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
2087 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
2088 don't specify the string, the default specifications will be used to
2089 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
2090 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
2091 these default specifications.
2093 .. _langref_triple:
2095 Target Triple
2096 -------------
2098 A module may specify a target triple string that describes the target
2099 host. The syntax for the target triple is simply:
2101 .. code-block:: llvm
2103     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
2105 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
2106 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
2110     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
2111     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
2113 This information is passed along to the backend so that it generates
2114 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
2115 command line with the ``-mtriple`` command line option.
2117 .. _pointeraliasing:
2119 Pointer Aliasing Rules
2120 ----------------------
2122 Any memory access must be done through a pointer value associated with
2123 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
2124 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
2125 to the following rules:
2127 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
2128    value it is *based* on.
2129 -  An address of a global variable is associated with the address range
2130    of the variable's storage.
2131 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
2132    address range of the allocated storage.
2133 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
2134    address.
2135 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
2136    a function not defined within LLVM may be associated with address
2137    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
2138    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
2139    allocated by mechanisms provided by LLVM.
2141 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
2142 following rules:
2144 -  A pointer value formed from a scalar ``getelementptr`` operation is *based* on
2145    the pointer-typed operand of the ``getelementptr``.
2146 -  The pointer in lane *l* of the result of a vector ``getelementptr`` operation
2147    is *based* on the pointer in lane *l* of the vector-of-pointers-typed operand
2148    of the ``getelementptr``.
2149 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
2150    ``bitcast``.
2151 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
2152    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
2153    the pointer's value.
2154 -  The "*based* on" relationship is transitive.
2156 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
2157 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
2159 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
2160 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
2161 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
2162 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
2163 alignment of the store.
2165 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
2166 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
2167 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
2168 which specialized optimization passes may use to implement type-based
2169 alias analysis.
2171 .. _volatile:
2173 Volatile Memory Accesses
2174 ------------------------
2176 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
2177 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
2178 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
2179 volatile operations or change their order of execution relative to other
2180 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
2181 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
2182 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
2184 A volatile load or store may have additional target-specific semantics.
2185 Any volatile operation can have side effects, and any volatile operation
2186 can read and/or modify state which is not accessible via a regular load
2187 or store in this module. Volatile operations may use addresses which do
2188 not point to memory (like MMIO registers). This means the compiler may
2189 not use a volatile operation to prove a non-volatile access to that
2190 address has defined behavior.
2192 The allowed side-effects for volatile accesses are limited.  If a
2193 non-volatile store to a given address would be legal, a volatile
2194 operation may modify the memory at that address. A volatile operation
2195 may not modify any other memory accessible by the module being compiled.
2196 A volatile operation may not call any code in the current module.
2198 The compiler may assume execution will continue after a volatile operation,
2199 so operations which modify memory or may have undefined behavior can be
2200 hoisted past a volatile operation.
2202 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
2203 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
2204 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
2205 target-legal volatile load/store instructions.
2207 .. admonition:: Rationale
2209  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
2210  data width to be executed as single instruction. For example, in C
2211  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
2212  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
2213  frontend upholds these expectations, which are intentionally
2214  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
2215  do not violate the frontend's contract with the language.
2217 .. _memmodel:
2219 Memory Model for Concurrent Operations
2220 --------------------------------------
2222 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
2223 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
2224 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
2225 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
2227 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
2229 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
2230 that
2232 -  Is a superset of single-thread program order, and
2233 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
2234    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
2235    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
2236    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
2237    Constraints <ordering>`).
2239 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
2240 between a thread and signals executing inside that thread.
2242 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
2243 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
2244 (defined) write operations (store instructions, atomic
2245 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
2246 section, initialized globals are considered to have a write of the
2247 initializer which is atomic and happens before any other read or write
2248 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
2249 may see any write to the same byte, except:
2251 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
2252    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
2253    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
2254 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
2255    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
2257 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
2259 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
2260    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
2261    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
2262    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
2263    synchronization.)
2264 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
2265    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
2266 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
2267    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
2268 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
2269    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
2270    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
2271    constraints on how the choice is made.
2272 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
2274 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
2275 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
2276 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
2277 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
2278 than one instruction to read the series of bytes.
2280 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
2281 model places only one restriction on IR transformations on top of what
2282 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
2283 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
2284 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
2285 from an address, introducing a store can change a load that may see
2286 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
2288 .. _ordering:
2290 Atomic Memory Ordering Constraints
2291 ----------------------------------
2293 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
2294 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
2295 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
2296 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
2297 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
2298 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
2299 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
2300 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
2301 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
2302 differently since they don't take an address. See that instruction's
2303 documentation for details.
2305 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
2306 :doc:`Atomics`.
2308 ``unordered``
2309     The set of values that can be read is governed by the happens-before
2310     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
2311     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
2312     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
2313     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
2314     to make them atomic in any interesting way.
2315 ``monotonic``
2316     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
2317     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
2318     address. All modification orders must be compatible with the
2319     happens-before order. There is no guarantee that the modification
2320     orders can be combined to a global total order for the whole program
2321     (and this often will not be possible). The read in an atomic
2322     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
2323     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
2324     order immediately before the value it writes. If one atomic read
2325     happens before another atomic read of the same address, the later
2326     read must see the same value or a later value in the address's
2327     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2328     stronger) operations on the same address. If an address is written
2329     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2330     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2331     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2332     ``memory_order_relaxed``.
2333 ``acquire``
2334     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2335     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2336     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2337 ``release``
2338     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2339     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2340     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2341     complete description; see the C++0x definition of a release
2342     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2343     ``memory_order_release``.
2344 ``acq_rel`` (acquire+release)
2345     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2346     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2347 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2348     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2349     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2350     writes), there is a global total order on all
2351     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2352     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2353     modification orders of all the affected addresses. Each
2354     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2355     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2356     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2358 .. _syncscope:
2360 If an atomic operation is marked ``syncscope("singlethread")``, it only
2361 *synchronizes with* and only participates in the seq\_cst total orderings of
2362 other operations running in the same thread (for example, in signal handlers).
2364 If an atomic operation is marked ``syncscope("<target-scope>")``, where
2365 ``<target-scope>`` is a target specific synchronization scope, then it is target
2366 dependent if it *synchronizes with* and participates in the seq\_cst total
2367 orderings of other operations.
2369 Otherwise, an atomic operation that is not marked ``syncscope("singlethread")``
2370 or ``syncscope("<target-scope>")`` *synchronizes with* and participates in the
2371 seq\_cst total orderings of other operations that are not marked
2372 ``syncscope("singlethread")`` or ``syncscope("<target-scope>")``.
2374 .. _floatenv:
2376 Floating-Point Environment
2377 --------------------------
2379 The default LLVM floating-point environment assumes that floating-point
2380 instructions do not have side effects. Results assume the round-to-nearest
2381 rounding mode. No floating-point exception state is maintained in this
2382 environment. Therefore, there is no attempt to create or preserve invalid
2383 operation (SNaN) or division-by-zero exceptions.
2385 The benefit of this exception-free assumption is that floating-point
2386 operations may be speculated freely without any other fast-math relaxations
2387 to the floating-point model.
2389 Code that requires different behavior than this should use the
2390 :ref:`Constrained Floating-Point Intrinsics <constrainedfp>`.
2392 .. _fastmath:
2394 Fast-Math Flags
2395 ---------------
2397 LLVM IR floating-point operations (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2398 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2399 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) and :ref:`call <i_call>`
2400 may use the following flags to enable otherwise unsafe
2401 floating-point transformations.
2403 ``nnan``
2404    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2405    NaN. If an argument is a nan, or the result would be a nan, it produces
2406    a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2408 ``ninf``
2409    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2410    +/-Inf. If an argument is +/-Inf, or the result would be +/-Inf, it
2411    produces a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2413 ``nsz``
2414    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2415    argument or result as insignificant.
2417 ``arcp``
2418    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2419    argument rather than perform division.
2421 ``contract``
2422    Allow floating-point contraction (e.g. fusing a multiply followed by an
2423    addition into a fused multiply-and-add).
2425 ``afn``
2426    Approximate functions - Allow substitution of approximate calculations for
2427    functions (sin, log, sqrt, etc). See floating-point intrinsic definitions
2428    for places where this can apply to LLVM's intrinsic math functions.
2430 ``reassoc``
2431    Allow reassociation transformations for floating-point instructions.
2432    This may dramatically change results in floating-point.
2434 ``fast``
2435    This flag implies all of the others.
2437 .. _uselistorder:
2439 Use-list Order Directives
2440 -------------------------
2442 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2443 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2444 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2445 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2447 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2448 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2449 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2451 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2452 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2453 function's scope.
2455 :Syntax:
2459     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2460     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2462 :Examples:
2466     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2467     entry:
2468       ; ... instructions ...
2469     bb:
2470       ; ... instructions ...
2472       ; At function scope.
2473       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2474       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2475     }
2477     ; At global scope.
2478     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2479     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2480     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2481     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2483 .. _source_filename:
2485 Source Filename
2486 ---------------
2488 The *source filename* string is set to the original module identifier,
2489 which will be the name of the compiled source file when compiling from
2490 source through the clang front end, for example. It is then preserved through
2491 the IR and bitcode.
2493 This is currently necessary to generate a consistent unique global
2494 identifier for local functions used in profile data, which prepends the
2495 source file name to the local function name.
2497 The syntax for the source file name is simply:
2499 .. code-block:: text
2501     source_filename = "/path/to/source.c"
2503 .. _typesystem:
2505 Type System
2506 ===========
2508 The LLVM type system is one of the most important features of the
2509 intermediate representation. Being typed enables a number of
2510 optimizations to be performed on the intermediate representation
2511 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2512 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2513 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2514 not feasible to perform on normal three address code representations.
2516 .. _t_void:
2518 Void Type
2519 ---------
2521 :Overview:
2524 The void type does not represent any value and has no size.
2526 :Syntax:
2531       void
2534 .. _t_function:
2536 Function Type
2537 -------------
2539 :Overview:
2542 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2543 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2544 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2545 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2547 :Syntax:
2551       <returntype> (<parameter list>)
2553 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2554 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2555 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2556 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2557 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2558 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2560 :Examples:
2562 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2563 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2564 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2565 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2566 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2567 | ``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. |
2568 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2569 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2570 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2572 .. _t_firstclass:
2574 First Class Types
2575 -----------------
2577 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2578 Values of these types are the only ones which can be produced by
2579 instructions.
2581 .. _t_single_value:
2583 Single Value Types
2584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2586 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2588 .. _t_integer:
2590 Integer Type
2591 """"""""""""
2593 :Overview:
2595 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2596 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2597 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2599 :Syntax:
2603       iN
2605 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2606 value.
2608 Examples:
2609 *********
2611 +----------------+------------------------------------------------+
2612 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2613 +----------------+------------------------------------------------+
2614 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2615 +----------------+------------------------------------------------+
2616 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2617 +----------------+------------------------------------------------+
2619 .. _t_floating:
2621 Floating-Point Types
2622 """"""""""""""""""""
2624 .. list-table::
2625    :header-rows: 1
2627    * - Type
2628      - Description
2630    * - ``half``
2631      - 16-bit floating-point value
2633    * - ``float``
2634      - 32-bit floating-point value
2636    * - ``double``
2637      - 64-bit floating-point value
2639    * - ``fp128``
2640      - 128-bit floating-point value (112-bit mantissa)
2642    * - ``x86_fp80``
2643      -  80-bit floating-point value (X87)
2645    * - ``ppc_fp128``
2646      - 128-bit floating-point value (two 64-bits)
2648 The binary format of half, float, double, and fp128 correspond to the
2649 IEEE-754-2008 specifications for binary16, binary32, binary64, and binary128
2650 respectively.
2652 X86_mmx Type
2653 """"""""""""
2655 :Overview:
2657 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2658 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2659 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2660 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2661 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2662 of this type.
2664 :Syntax:
2668       x86_mmx
2671 .. _t_pointer:
2673 Pointer Type
2674 """"""""""""
2676 :Overview:
2678 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2679 commonly used to reference objects in memory.
2681 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2682 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2683 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2684 are target-specific.
2686 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2687 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2689 :Syntax:
2693       <type> *
2695 :Examples:
2697 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2698 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2699 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2700 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2701 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2702 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2703 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2705 .. _t_vector:
2707 Vector Type
2708 """""""""""
2710 :Overview:
2712 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2713 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2714 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2715 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2716 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2718 :Syntax:
2722       < <# elements> x <elementtype> >
2724 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2725 elementtype may be any integer, floating-point or pointer type. Vectors
2726 of size zero are not allowed.
2728 :Examples:
2730 +-------------------+--------------------------------------------------+
2731 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2732 +-------------------+--------------------------------------------------+
2733 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2734 +-------------------+--------------------------------------------------+
2735 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2736 +-------------------+--------------------------------------------------+
2737 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2738 +-------------------+--------------------------------------------------+
2740 .. _t_label:
2742 Label Type
2743 ^^^^^^^^^^
2745 :Overview:
2747 The label type represents code labels.
2749 :Syntax:
2753       label
2755 .. _t_token:
2757 Token Type
2758 ^^^^^^^^^^
2760 :Overview:
2762 The token type is used when a value is associated with an instruction
2763 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2764 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2765 :ref:`select <i_select>` of type token.
2767 :Syntax:
2771       token
2775 .. _t_metadata:
2777 Metadata Type
2778 ^^^^^^^^^^^^^
2780 :Overview:
2782 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2783 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2785 :Syntax:
2789       metadata
2791 .. _t_aggregate:
2793 Aggregate Types
2794 ^^^^^^^^^^^^^^^
2796 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2797 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2798 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2799 aggregate types.
2801 .. _t_array:
2803 Array Type
2804 """"""""""
2806 :Overview:
2808 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2809 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2810 elements) and an underlying data type.
2812 :Syntax:
2816       [<# elements> x <elementtype>]
2818 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2819 be any type with a size.
2821 :Examples:
2823 +------------------+--------------------------------------+
2824 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2825 +------------------+--------------------------------------+
2826 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2827 +------------------+--------------------------------------+
2828 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2829 +------------------+--------------------------------------+
2831 Here are some examples of multidimensional arrays:
2833 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2834 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2835 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2836 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating-point values.   |
2837 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2838 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2839 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2841 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2842 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2843 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2844 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2845 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2846 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2847 example.
2849 .. _t_struct:
2851 Structure Type
2852 """"""""""""""
2854 :Overview:
2856 The structure type is used to represent a collection of data members
2857 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2858 a size.
2860 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2861 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2862 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2863 '``insertvalue``' instructions.
2865 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2866 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2867 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2868 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2869 required to match what the underlying code generator expects.
2871 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2872 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2873 identified types are always defined at the top level with a name.
2874 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2875 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2876 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2878 :Syntax:
2882       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2883       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2885 :Examples:
2887 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2888 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2889 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2890 | ``{ 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``.  |
2891 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2892 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2893 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2895 .. _t_opaque:
2897 Opaque Structure Types
2898 """"""""""""""""""""""
2900 :Overview:
2902 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2903 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2904 notion of a forward declared structure.
2906 :Syntax:
2910       %X = type opaque
2911       %52 = type opaque
2913 :Examples:
2915 +--------------+-------------------+
2916 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2917 +--------------+-------------------+
2919 .. _constants:
2921 Constants
2922 =========
2924 LLVM has several different basic types of constants. This section
2925 describes them all and their syntax.
2927 Simple Constants
2928 ----------------
2930 **Boolean constants**
2931     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2932     of the ``i1`` type.
2933 **Integer constants**
2934     Standard integers (such as '4') are constants of the
2935     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2936     integer types.
2937 **Floating-point constants**
2938     Floating-point constants use standard decimal notation (e.g.
2939     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2940     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2941     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2942     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2943     decimal in binary. Floating-point constants must have a
2944     :ref:`floating-point <t_floating>` type.
2945 **Null pointer constants**
2946     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2947     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2948 **Token constants**
2949     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2950     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2952 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2953 floating-point constants. For example, the form
2954 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2955 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating-point
2956 constants are required (and the only time that they are generated by the
2957 disassembler) is when a floating-point constant must be emitted but it
2958 cannot be represented as a decimal floating-point number in a reasonable
2959 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2960 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2961 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2963 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2964 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2965 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2966 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2967 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2968 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2969 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2970 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2971 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2972 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2973 will only work if they match the long double format on your target.
2974 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2975 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2976 (sign bit at the left).
2978 There are no constants of type x86_mmx.
2980 .. _complexconstants:
2982 Complex Constants
2983 -----------------
2985 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2986 constants and smaller complex constants.
2988 **Structure constants**
2989     Structure constants are represented with notation similar to
2990     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2991     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2992     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2993     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2994     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2995     must match those specified by the type.
2996 **Array constants**
2997     Array constants are represented with notation similar to array type
2998     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2999     square brackets (``[]``)). For example:
3000     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
3001     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
3002     match those specified by the type. As a special case, character array
3003     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
3004     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
3005 **Vector constants**
3006     Vector constants are represented with notation similar to vector
3007     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
3008     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
3009     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
3010     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
3011     elements must match those specified by the type.
3012 **Zero initialization**
3013     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
3014     value to zero of *any* type, including scalar and
3015     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
3016     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
3017     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
3018 **Metadata node**
3019     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
3020     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
3021     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
3022     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
3023     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
3024     information such as debug info.
3026 Global Variable and Function Addresses
3027 --------------------------------------
3029 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
3030 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
3031 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
3032 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
3033 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
3034 file:
3036 .. code-block:: llvm
3038     @X = global i32 17
3039     @Y = global i32 42
3040     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
3042 .. _undefvalues:
3044 Undefined Values
3045 ----------------
3047 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
3048 indicates that the user of the value may receive an unspecified
3049 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
3050 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
3052 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
3053 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
3054 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
3055 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
3057 .. code-block:: llvm
3059       %A = add %X, undef
3060       %B = sub %X, undef
3061       %C = xor %X, undef
3062     Safe:
3063       %A = undef
3064       %B = undef
3065       %C = undef
3067 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
3068 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
3070 .. code-block:: llvm
3072       %A = or %X, undef
3073       %B = and %X, undef
3074     Safe:
3075       %A = -1
3076       %B = 0
3077     Safe:
3078       %A = %X  ;; By choosing undef as 0
3079       %B = %X  ;; By choosing undef as -1
3080     Unsafe:
3081       %A = undef
3082       %B = undef
3084 These logical operations have bits that are not always affected by the
3085 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
3086 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
3087 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
3088 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
3089 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
3090 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
3091 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
3092 allowing the '``or``' to be folded to -1.
3094 .. code-block:: llvm
3096       %A = select undef, %X, %Y
3097       %B = select undef, 42, %Y
3098       %C = select %X, %Y, undef
3099     Safe:
3100       %A = %X     (or %Y)
3101       %B = 42     (or %Y)
3102       %C = %Y
3103     Unsafe:
3104       %A = undef
3105       %B = undef
3106       %C = undef
3108 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
3109 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
3110 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
3111 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
3112 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
3113 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
3114 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
3116 .. code-block:: text
3118       %A = xor undef, undef
3120       %B = undef
3121       %C = xor %B, %B
3123       %D = undef
3124       %E = icmp slt %D, 4
3125       %F = icmp gte %D, 4
3127     Safe:
3128       %A = undef
3129       %B = undef
3130       %C = undef
3131       %D = undef
3132       %E = undef
3133       %F = undef
3135 This example points out that two '``undef``' operands are not
3136 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
3137 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
3138 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
3139 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
3140 its value over its "live range". This is true because the variable
3141 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
3142 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
3143 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
3144 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
3145 uses with" concept would not hold.
3147 .. code-block:: llvm
3149       %A = sdiv undef, %X
3150       %B = sdiv %X, undef
3151     Safe:
3152       %A = 0
3153     b: unreachable
3155 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
3156 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
3157 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
3158 operation can be constant folded to '``0``', because the '``undef``'
3159 could be zero, and zero divided by any value is zero.
3160 However, in the second example, we can make a more aggressive
3161 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
3162 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
3163 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
3164 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
3165 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
3166 optimizer can assume that it occurs in dead code.
3168 .. code-block:: text
3170     a:  store undef -> %X
3171     b:  store %X -> undef
3172     Safe:
3173     a: <deleted>
3174     b: unreachable
3176 A store *of* an undefined value can be assumed to not have any effect;
3177 we can assume that the value is overwritten with bits that happen to
3178 match what was already there. However, a store *to* an undefined
3179 location could clobber arbitrary memory, therefore, it has undefined
3180 behavior.
3182 .. _poisonvalues:
3184 Poison Values
3185 -------------
3187 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
3188 they also represent the fact that an instruction or constant expression
3189 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
3190 that results in undefined behavior.
3192 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
3193 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
3194 the ``nsw`` flag.
3196 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
3198 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
3199 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
3200    their dynamic predecessor basic block.
3201 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
3202    in the dynamic callers of their functions.
3203 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
3204    instructions that dynamically transfer control back to them.
3205 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
3206    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
3207    call instructions that dynamically transfer control back to them.
3208 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
3209    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
3210    (including loads and stores implied by intrinsics such as
3211    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
3212 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
3213    most recent preceding instruction with externally visible side
3214    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
3215    operations <volatile>`.)
3216 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
3217    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
3218    multiple successors and the instruction is always executed when
3219    control transfers to one of the successors, and may not be executed
3220    when control is transferred to another.
3221 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
3222    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
3223    be different if the terminator had transferred control to a different
3224    successor.
3225 -  Dependence is transitive.
3227 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
3228 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
3229 on a poison value has undefined behavior.
3231 Here are some examples:
3233 .. code-block:: llvm
3235     entry:
3236       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
3237       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
3238       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
3239       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
3241       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
3242       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
3244       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
3246       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
3247       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
3248       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
3249       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
3251       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
3252       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
3254     true:
3255       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
3256                                            ; it has undefined behavior.
3257       br label %end
3259     end:
3260       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
3261                                            ; Both edges into this PHI are
3262                                            ; control-dependent on %cmp, so this
3263                                            ; always results in a poison value.
3265       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
3266                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
3267                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
3269       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
3270                                            ; The same branch again, but this time the
3271                                            ; true block doesn't have side effects.
3273     second_true:
3274       ; No side effects!
3275       ret void
3277     second_end:
3278       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
3279                                            ; on the store in %end. Also, it is
3280                                            ; control-equivalent to %end, so this is
3281                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
3282                                            ; behavior in this example).
3284 .. _blockaddress:
3286 Addresses of Basic Blocks
3287 -------------------------
3289 ``blockaddress(@function, %block)``
3291 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
3292 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
3293 Taking the address of the entry block is illegal.
3295 This value only has defined behavior when used as an operand to the
3296 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
3297 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
3298 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
3299 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
3300 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
3301 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
3302 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
3303 instruction.
3305 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
3306 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
3308 .. _constantexprs:
3310 Constant Expressions
3311 --------------------
3313 Constant expressions are used to allow expressions involving other
3314 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
3315 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
3316 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
3317 The following is the syntax for constant expressions:
3319 ``trunc (CST to TYPE)``
3320     Perform the :ref:`trunc operation <i_trunc>` on constants.
3321 ``zext (CST to TYPE)``
3322     Perform the :ref:`zext operation <i_zext>` on constants.
3323 ``sext (CST to TYPE)``
3324     Perform the :ref:`sext operation <i_sext>` on constants.
3325 ``fptrunc (CST to TYPE)``
3326     Truncate a floating-point constant to another floating-point type.
3327     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
3328     must be floating-point.
3329 ``fpext (CST to TYPE)``
3330     Floating-point extend a constant to another type. The size of CST
3331     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
3332     floating-point.
3333 ``fptoui (CST to TYPE)``
3334     Convert a floating-point constant to the corresponding unsigned
3335     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3336     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3337     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3338     value won't fit in the integer type, the result is a
3339     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3340 ``fptosi (CST to TYPE)``
3341     Convert a floating-point constant to the corresponding signed
3342     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3343     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3344     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3345     value won't fit in the integer type, the result is a
3346     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3347 ``uitofp (CST to TYPE)``
3348     Convert an unsigned integer constant to the corresponding
3349     floating-point constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point
3350     type.  CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3351     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3352 ``sitofp (CST to TYPE)``
3353     Convert a signed integer constant to the corresponding floating-point
3354     constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point type.
3355     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3356     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3357 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
3358     Perform the :ref:`ptrtoint operation <i_ptrtoint>` on constants.
3359 ``inttoptr (CST to TYPE)``
3360     Perform the :ref:`inttoptr operation <i_inttoptr>` on constants.
3361     This one is *really* dangerous!
3362 ``bitcast (CST to TYPE)``
3363     Convert a constant, CST, to another TYPE.
3364     The constraints of the operands are the same as those for the
3365     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`.
3366 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
3367     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
3368     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
3369     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
3370 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
3371     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
3372     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
3373     instruction, the index list may have one or more indexes, which are
3374     required to make sense for the type of "pointer to TY".
3375 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
3376     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
3377 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
3378     Perform the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
3379 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
3380     Perform the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
3381 ``extractelement (VAL, IDX)``
3382     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
3383     constants.
3384 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3385     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3386     constants.
3387 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3388     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3389     constants.
3390 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3391     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3392     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3393     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3394     least one index value must be specified.
3395 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3396     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3397     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3398     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3399     value must be specified.
3400 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3401     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3402     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3403     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3404     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3405     operations on floating-point values are allowed).
3407 Other Values
3408 ============
3410 .. _inlineasmexprs:
3412 Inline Assembler Expressions
3413 ----------------------------
3415 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3416 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3417 represents the inline assembler as a template string (containing the
3418 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3419 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3420 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3421 stack conservatively.
3423 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3424 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3425 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3426 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3427 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3429 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3430 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3431 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3432 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3433 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3434 syntax known to LLVM.
3436 LLVM also supports a few more substitions useful for writing inline assembly:
3438 - ``${:uid}``: Expands to a decimal integer unique to this inline assembly blob.
3439   This substitution is useful when declaring a local label. Many standard
3440   compiler optimizations, such as inlining, may duplicate an inline asm blob.
3441   Adding a blob-unique identifier ensures that the two labels will not conflict
3442   during assembly. This is used to implement `GCC's %= special format
3443   string <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html>`_.
3444 - ``${:comment}``: Expands to the comment character of the current target's
3445   assembly dialect. This is usually ``#``, but many targets use other strings,
3446   such as ``;``, ``//``, or ``!``.
3447 - ``${:private}``: Expands to the assembler private label prefix. Labels with
3448   this prefix will not appear in the symbol table of the assembled object.
3449   Typically the prefix is ``L``, but targets may use other strings. ``.L`` is
3450   relatively popular.
3452 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3453 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3454 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3455 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3456 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3457 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3458 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3459 assembly.
3461 An example inline assembler expression is:
3463 .. code-block:: llvm
3465     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3467 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3468 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3469 Thus, typically we have:
3471 .. code-block:: llvm
3473     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3475 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3476 marked as having side effects. This is done through the use of the
3477 '``sideeffect``' keyword, like so:
3479 .. code-block:: llvm
3481     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3483 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3484 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3485 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3486 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3487 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3488 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3490 .. code-block:: llvm
3492     call void asm alignstack "eieio", ""()
3494 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3495 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3496 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3497 the only supported dialects. An example is:
3499 .. code-block:: llvm
3501     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3503 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3504 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3505 keyword last.
3507 Inline Asm Constraint String
3508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3510 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3511 more constraint codes.
3513 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3514 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3515 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3516 second, etc.
3518 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3519 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3520 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3521 clobbers. They cannot be intermingled.
3523 There are also three different categories of constraint codes:
3525 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3526   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3527   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3528 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3529   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3530   modes used by the target.
3531 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3532   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3533   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3534   proper range for the instruction you wish to use it with.
3536 Output constraints
3537 """"""""""""""""""
3539 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3540 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3541 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3542 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3543 below about indirect outputs).
3545 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3546 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3547 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3548 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3549 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3550 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3551 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3552 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3553 output).
3555 Input constraints
3556 """""""""""""""""
3558 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3559 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3560 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3561 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3562 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3563 contain the same value.
3565 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3566 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3567 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3568 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3569 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3570 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3571 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3572 constraint).
3574 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3575 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3576 (even when the other input has the same value).
3578 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3579 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3581 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3582 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3583 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3584 registers, and all of them passed to the inline asm.
3586 However, this feature is often not as useful as you might think.
3588 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3589 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3590 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3591 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3592 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3593 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3595 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3596 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3597 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3598 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3599 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3600 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3601 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3602 use)
3604 Indirect inputs and outputs
3605 """""""""""""""""""""""""""
3607 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3608 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3609 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3610 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3611 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3612 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3613 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3614 memory location, instead of just read from it).
3616 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3617 address of a variable as a value.
3619 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3620 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3621 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3622 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3623 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3624 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3625 optimization passes. I would recommend not using it.)
3628 Clobber constraints
3629 """""""""""""""""""
3631 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3632 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3633 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3634 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3635 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3636 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3637 output.
3639 Note that clobbering named registers that are also present in output
3640 constraints is not legal.
3643 Constraint Codes
3644 """"""""""""""""
3645 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3647 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3648 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3649 (e.g. "``{eax}``").
3651 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3652 GCC's constraint codes.
3654 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3655 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3656 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3658 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3659 inline asm constraint list:
3661 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3662    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3663    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3664    constraint list.
3666 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3667    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3668    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3669    constraint list will be chosen together.
3671 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3672 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3673 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3674 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3676 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3677 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3678 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3679 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3680 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3681 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3682 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3683 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3684 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3685 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3686 intended.)
3688 Supported Constraint Code List
3689 """"""""""""""""""""""""""""""
3691 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3692 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3693 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3694 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3696 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3698 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3699 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3700   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3701   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3702 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3703   immediate, or a relocatable value.
3704 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3705 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3706 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3707   useful to pass a label for an asm branch or call.
3709   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3710      block without telling llvm about the control transfer???)
3712 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3714 Other constraints are target-specific:
3716 AArch64:
3718 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3719 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3720   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3721 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3722   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3723 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3724   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3725 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3726   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3727 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3728   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3729   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3730   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3731 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3732   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3733 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3734   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3735   well.)
3736 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3737 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3738 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3740 AMDGPU:
3742 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3743 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3744 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3747 All ARM modes:
3749 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3750   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3752 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3754 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3755 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3756 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3757 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3758   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3759   print the inverted value).
3760 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3761   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3762   value).
3763 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3764 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3765 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3766 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3767 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3768   as ``r``.
3769 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3770   invalid.
3771 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3772   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3773 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3774   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3775 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3776   ``q0-q8``.
3778 ARM's Thumb1 mode:
3780 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3781 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3782 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3783   some amount.
3784 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3785 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3786 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3787 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3788 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3789 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3790 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3791 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3792   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3793 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3794   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3795 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3796   ``q0-q8``.
3799 Hexagon:
3801 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3802   at the moment.
3803 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3805 MSP430:
3807 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3809 MIPS:
3811 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3812 - ``J``: An immediate integer zero.
3813 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3814 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3815 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3816 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3817 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3818 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3819   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3820 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3821   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3822   ``m``.
3823 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3824   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3825 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3826 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3827   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3828   argument modifier for compatibility with GCC.
3829 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3830   ``25``).
3831 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3832 - ``x``: Invalid.
3834 NVPTX:
3836 - ``b``: A 1-bit integer register.
3837 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3838 - ``r``: A 32-bit integer register.
3839 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3840 - ``f``: A 32-bit float register.
3841 - ``d``: A 64-bit float register.
3844 PowerPC:
3846 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3847 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3848 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3849 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3850 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3851 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3852 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3853 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3854   constant.
3855 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3856   treated the same as ``m``.
3857 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3858 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3859   ``R1-R31``).
3860 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3861   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3862 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3863   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3864   altivec vector register (``V0-V31``).
3866   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3867      is supposed to only use the altivec vector registers?
3869 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3870 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3871 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3872   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3873 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating-point register, from the full VSX register
3874   set.
3876 Sparc:
3878 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3879 - ``r``: A 32-bit integer register.
3880 - ``f``: Any floating-point register on SparcV8, or a floating-point
3881   register in the "low" half of the registers on SparcV9.
3882 - ``e``: Any floating-point register. (Same as ``f`` on SparcV8.)
3884 SystemZ:
3886 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3887 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3888 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3889 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3890 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3891 - ``Q``: A memory address operand with a base address and a 12-bit immediate
3892   unsigned displacement.
3893 - ``R``: A memory address operand with a base address, a 12-bit immediate
3894   unsigned displacement, and an index register.
3895 - ``S``: A memory address operand with a base address and a 20-bit immediate
3896   signed displacement.
3897 - ``T``: A memory address operand with a base address, a 20-bit immediate
3898   signed displacement, and an index register.
3899 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3900 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3901   address context evaluates as zero).
3902 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3903   (LLVM-specific)
3904 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating-point register.
3906 X86:
3908 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3909 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3910 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3911 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3912   0xffffffff.
3913 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3914 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3915 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3916 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3917 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3918 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3919 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3920   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3921   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3922 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3923   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3924 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3925 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3926   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3927 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3928 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3929 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3930   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3931   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3932   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3933 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3934 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3935   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3936   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3937   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3938   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3939   statement.
3941 XCore:
3943 - ``r``: A 32-bit integer register.
3946 .. _inline-asm-modifiers:
3948 Asm template argument modifiers
3949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3951 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3952 "``${0:n}``".
3954 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3955 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3956 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3957 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3959 Target-independent:
3961 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3962   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3963 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3964   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3965 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3966   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3968 AArch64:
3970 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3971   instead of ``x30``, print ``w30``.
3972 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3973 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3974   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3975   ``v*``.
3977 AMDGPU:
3979 - ``r``: No effect.
3981 ARM:
3983 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3984   register).
3985 - ``P``: No effect.
3986 - ``q``: No effect.
3987 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3988   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3989 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3990   prefix.
3991 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3992 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3993   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3994 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3995   register of a two-register operand.
3996 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3997   register of a two-register operand.
3998 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3999   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
4000   to ``R``.)
4002   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
4003      of a two-register operand.
4005 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
4006 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
4007 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
4008   adornment.
4010 Hexagon:
4012 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4013   has been allocated consecutively to the first.
4015   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4016      nothing that ensures that happens, is there?
4018 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4019   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4021 MSP430:
4023 No additional modifiers.
4025 MIPS:
4027 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
4028 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
4029 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
4030 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
4031 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
4032 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
4033   address of the low-order word of a double-word memory operand.
4035   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
4037 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
4038   address of the high-order word of a double-word memory operand.
4040   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
4042 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
4043   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
4044   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
4045   ``M``.)
4046 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
4047   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
4048   constraint.
4050 NVPTX:
4052 - ``r``: No effect.
4054 PowerPC:
4056 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4057   has been allocated consecutively to the first.
4059   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4060      nothing that ensures that happens, is there?
4062 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4063   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4064 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
4065   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
4066 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
4067   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
4068   always print nothing)
4069 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
4070   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
4072 Sparc:
4074 - ``r``: No effect.
4076 SystemZ:
4078 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
4079 target-independent modifiers.
4081 X86:
4083 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
4084   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
4085 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
4086 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
4087   operand.
4088 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
4089   memory operand.
4090 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
4091   operand.
4092 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
4093   operand.
4094 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
4095   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
4096 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
4097   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
4098   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
4099   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
4100 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
4101 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
4102   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
4104 XCore:
4106 No additional modifiers.
4109 Inline Asm Metadata
4110 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4112 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
4113 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
4114 integers. If present, the code generator will use the integer as the
4115 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
4116 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
4117 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
4118 it. For example:
4120 .. code-block:: llvm
4122     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
4123     ...
4124     !42 = !{ i32 1234567 }
4126 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
4127 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
4128 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
4129 occurs on.
4131 .. _metadata:
4133 Metadata
4134 ========
4136 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
4137 that can convey extra information about the code to the optimizers and
4138 code generator. One example application of metadata is source-level
4139 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
4141 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
4142 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
4144 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
4146 .. _metadata-string:
4148 Metadata Nodes and Metadata Strings
4149 -----------------------------------
4151 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
4152 contain any character by escaping non-printable characters with
4153 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
4154 "``!"test\00"``".
4156 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
4157 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
4158 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
4159 their operand. For example:
4161 .. code-block:: llvm
4163     !{ !"test\00", i32 10}
4165 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
4167 .. code-block:: text
4169     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
4171 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
4172 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
4173 when metadata operands change.
4175 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
4176 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
4177 example:
4179 .. code-block:: llvm
4181     !foo = !{!4, !3}
4183 Metadata can be used as function arguments. Here the ``llvm.dbg.value``
4184 intrinsic is using three metadata arguments:
4186 .. code-block:: llvm
4188     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, metadata !25, metadata !26)
4190 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
4191 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
4193 .. code-block:: llvm
4195     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
4197 Metadata can also be attached to a function or a global variable. Here metadata
4198 ``!22`` is attached to the ``f1`` and ``f2 functions, and the globals ``g1``
4199 and ``g2`` using the ``!dbg`` identifier:
4201 .. code-block:: llvm
4203     declare !dbg !22 void @f1()
4204     define void @f2() !dbg !22 {
4205       ret void
4206     }
4208     @g1 = global i32 0, !dbg !22
4209     @g2 = external global i32, !dbg !22
4211 A transformation is required to drop any metadata attachment that it does not
4212 know or know it can't preserve. Currently there is an exception for metadata
4213 attachment to globals for ``!type`` and ``!absolute_symbol`` which can't be
4214 unconditionally dropped unless the global is itself deleted.
4216 Metadata attached to a module using named metadata may not be dropped, with
4217 the exception of debug metadata (named metadata with the name ``!llvm.dbg.*``).
4219 More information about specific metadata nodes recognized by the
4220 optimizers and code generator is found below.
4222 .. _specialized-metadata:
4224 Specialized Metadata Nodes
4225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4227 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
4228 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
4229 order.
4231 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
4232 metadata nodes are related to debug info.
4234 .. _DICompileUnit:
4236 DICompileUnit
4237 """""""""""""
4239 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
4240 ``retainedTypes:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:`` fields are tuples
4241 containing the debug info to be emitted along with the compile unit, regardless
4242 of code optimizations (some nodes are only emitted if there are references to
4243 them from instructions). The ``debugInfoForProfiling:`` field is a boolean
4244 indicating whether or not line-table discriminators are updated to provide
4245 more-accurate debug info for profiling results.
4247 .. code-block:: text
4249     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
4250                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
4251                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: FullDebug,
4252                         enums: !2, retainedTypes: !3, globals: !4, imports: !5,
4253                         macros: !6, dwoId: 0x0abcd)
4255 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
4256 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.  These
4257 descriptors are collected by a named metadata node ``!llvm.dbg.cu``. They keep
4258 track of global variables, type information, and imported entities (declarations
4259 and namespaces).
4261 .. _DIFile:
4263 DIFile
4264 """"""
4266 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
4268 .. code-block:: none
4270     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir",
4271                  checksumkind: CSK_MD5,
4272                  checksum: "000102030405060708090a0b0c0d0e0f")
4274 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
4275 for ``file:`` fields.
4276 Valid values for ``checksumkind:`` field are: {CSK_None, CSK_MD5, CSK_SHA1}
4278 .. _DIBasicType:
4280 DIBasicType
4281 """""""""""
4283 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
4284 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
4286 .. code-block:: text
4288     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4289                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4290     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
4292 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
4293 following:
4295 .. code-block:: text
4297   DW_ATE_address       = 1
4298   DW_ATE_boolean       = 2
4299   DW_ATE_float         = 4
4300   DW_ATE_signed        = 5
4301   DW_ATE_signed_char   = 6
4302   DW_ATE_unsigned      = 7
4303   DW_ATE_unsigned_char = 8
4305 .. _DISubroutineType:
4307 DISubroutineType
4308 """"""""""""""""
4310 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
4311 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
4312 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
4313 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
4315 .. code-block:: text
4317     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
4318     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
4319     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
4321 .. _DIDerivedType:
4323 DIDerivedType
4324 """""""""""""
4326 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
4327 qualified types.
4329 .. code-block:: text
4331     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4332                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4333     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
4334                         align: 32)
4336 The following ``tag:`` values are valid:
4338 .. code-block:: text
4340   DW_TAG_member             = 13
4341   DW_TAG_pointer_type       = 15
4342   DW_TAG_reference_type     = 16
4343   DW_TAG_typedef            = 22
4344   DW_TAG_inheritance        = 28
4345   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
4346   DW_TAG_const_type         = 38
4347   DW_TAG_friend             = 42
4348   DW_TAG_volatile_type      = 53
4349   DW_TAG_restrict_type      = 55
4350   DW_TAG_atomic_type        = 71
4352 .. _DIDerivedTypeMember:
4354 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
4355 <DICompositeType>`. The type of the member is the ``baseType:``. The
4356 ``offset:`` is the member's bit offset.  If the composite type has an ODR
4357 ``identifier:`` and does not set ``flags: DIFwdDecl``, then the member is
4358 uniqued based only on its ``name:`` and ``scope:``.
4360 ``DW_TAG_inheritance`` and ``DW_TAG_friend`` are used in the ``elements:``
4361 field of :ref:`composite types <DICompositeType>` to describe parents and
4362 friends.
4364 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
4366 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
4367 ``DW_TAG_volatile_type``, ``DW_TAG_restrict_type`` and ``DW_TAG_atomic_type``
4368 are used to qualify the ``baseType:``.
4370 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
4372 .. _DICompositeType:
4374 DICompositeType
4375 """""""""""""""
4377 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
4378 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
4380 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
4381 identifier used for type merging between modules.  When specified,
4382 :ref:`subprogram declarations <DISubprogramDeclaration>` and :ref:`member
4383 derived types <DIDerivedTypeMember>` that reference the ODR-type in their
4384 ``scope:`` change uniquing rules.
4386 For a given ``identifier:``, there should only be a single composite type that
4387 does not have  ``flags: DIFlagFwdDecl`` set.  LLVM tools that link modules
4388 together will unique such definitions at parse time via the ``identifier:``
4389 field, even if the nodes are ``distinct``.
4391 .. code-block:: text
4393     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4394     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4395     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4396     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
4397                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
4398                           elements: !{!0, !1, !2})
4400 The following ``tag:`` values are valid:
4402 .. code-block:: text
4404   DW_TAG_array_type       = 1
4405   DW_TAG_class_type       = 2
4406   DW_TAG_enumeration_type = 4
4407   DW_TAG_structure_type   = 19
4408   DW_TAG_union_type       = 23
4410 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
4411 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
4412 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
4413 array type is a native packed vector.
4415 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
4416 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
4417 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
4418 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4420 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
4421 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
4422 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member``, ``tag: DW_TAG_inheritance``, or
4423 ``tag: DW_TAG_friend``; or :ref:`subprograms <DISubprogram>` with
4424 ``isDefinition: false``.
4426 .. _DISubrange:
4428 DISubrange
4429 """"""""""
4431 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
4432 :ref:`DICompositeType`.
4434 - ``count: -1`` indicates an empty array.
4435 - ``count: !9`` describes the count with a :ref:`DILocalVariable`.
4436 - ``count: !11`` describes the count with a :ref:`DIGlobalVariable`.
4438 .. code-block:: text
4440     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
4441     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
4442     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
4444     ; Scopes used in rest of example
4445     !6 = !DIFile(filename: "vla.c", directory: "/path/to/file")
4446     !7 = distinct !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !6)
4447     !8 = distinct !DISubprogram(name: "foo", scope: !7, file: !6, line: 5)
4449     ; Use of local variable as count value
4450     !9 = !DIBasicType(name: "int", size: 32, encoding: DW_ATE_signed)
4451     !10 = !DILocalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 42, type: !9)
4452     !11 = !DISubrange(count: !10, lowerBound: 0)
4454     ; Use of global variable as count value
4455     !12 = !DIGlobalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 22, type: !9)
4456     !13 = !DISubrange(count: !12, lowerBound: 0)
4458 .. _DIEnumerator:
4460 DIEnumerator
4461 """"""""""""
4463 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4464 variants of :ref:`DICompositeType`.
4466 .. code-block:: text
4468     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4469     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4470     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4472 DITemplateTypeParameter
4473 """""""""""""""""""""""
4475 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4476 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4477 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4479 .. code-block:: text
4481     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4483 DITemplateValueParameter
4484 """"""""""""""""""""""""
4486 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4487 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4488 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4489 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4490 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4492 .. code-block:: text
4494     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4496 DINamespace
4497 """""""""""
4499 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4501 .. code-block:: text
4503     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4505 .. _DIGlobalVariable:
4507 DIGlobalVariable
4508 """"""""""""""""
4510 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4512 .. code-block:: text
4514     @foo = global i32, !dbg !0
4515     !0 = !DIGlobalVariableExpression(var: !1, expr: !DIExpression())
4516     !1 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !2,
4517                            file: !3, line: 7, type: !4, isLocal: true,
4518                            isDefinition: false, declaration: !5)
4521 DIGlobalVariableExpression
4522 """"""""""""""""""""""""""
4524 ``DIGlobalVariableExpression`` nodes tie a :ref:`DIGlobalVariable` together
4525 with a :ref:`DIExpression`.
4527 .. code-block:: text
4529     @lower = global i32, !dbg !0
4530     @upper = global i32, !dbg !1
4531     !0 = !DIGlobalVariableExpression(
4532              var: !2,
4533              expr: !DIExpression(DW_OP_LLVM_fragment, 0, 32)
4534              )
4535     !1 = !DIGlobalVariableExpression(
4536              var: !2,
4537              expr: !DIExpression(DW_OP_LLVM_fragment, 32, 32)
4538              )
4539     !2 = !DIGlobalVariable(name: "split64", linkageName: "split64", scope: !3,
4540                            file: !4, line: 8, type: !5, declaration: !6)
4542 All global variable expressions should be referenced by the `globals:` field of
4543 a :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4545 .. _DISubprogram:
4547 DISubprogram
4548 """"""""""""
4550 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4551 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4552 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4553 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4554 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4556 .. _DISubprogramDeclaration:
4558 When ``isDefinition: false``, subprograms describe a declaration in the type
4559 tree as opposed to a definition of a function.  If the scope is a composite
4560 type with an ODR ``identifier:`` and that does not set ``flags: DIFwdDecl``,
4561 then the subprogram declaration is uniqued based only on its ``linkageName:``
4562 and ``scope:``.
4564 .. code-block:: text
4566     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4567       ...
4568     }
4570     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4571                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4572                                 isDefinition: true, scopeLine: 8,
4573                                 containingType: !4,
4574                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4575                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4576                                 isOptimized: true, unit: !5, templateParams: !6,
4577                                 declaration: !7, variables: !8, thrownTypes: !9)
4579 .. _DILexicalBlock:
4581 DILexicalBlock
4582 """"""""""""""
4584 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4585 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4586 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4587 fields.
4589 .. code-block:: text
4591     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4593 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4594 operands.
4596 .. _DILexicalBlockFile:
4598 DILexicalBlockFile
4599 """"""""""""""""""
4601 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4602 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4603 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4604 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4606 .. code-block:: text
4608     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4609     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4610     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4612 .. _DILocation:
4614 DILocation
4615 """"""""""
4617 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4618 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4619 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4621 .. code-block:: text
4623     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4625 .. _DILocalVariable:
4627 DILocalVariable
4628 """""""""""""""
4630 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4631 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4632 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4633 :ref:`DISubprogram`.
4635 .. code-block:: text
4637     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4638                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4639     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4640                           type: !3)
4641     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4643 .. _DIExpression:
4645 DIExpression
4646 """"""""""""
4648 ``DIExpression`` nodes represent expressions that are inspired by the DWARF
4649 expression language. They are used in :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>`
4650 (such as ``llvm.dbg.declare`` and ``llvm.dbg.value``) to describe how the
4651 referenced LLVM variable relates to the source language variable. Debug
4652 intrinsics are interpreted left-to-right: start by pushing the value/address
4653 operand of the intrinsic onto a stack, then repeatedly push and evaluate
4654 opcodes from the DIExpression until the final variable description is produced.
4656 The current supported opcode vocabulary is limited:
4658 - ``DW_OP_deref`` dereferences the top of the expression stack.
4659 - ``DW_OP_plus`` pops the last two entries from the expression stack, adds
4660   them together and appends the result to the expression stack.
4661 - ``DW_OP_minus`` pops the last two entries from the expression stack, subtracts
4662   the last entry from the second last entry and appends the result to the
4663   expression stack.
4664 - ``DW_OP_plus_uconst, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4665 - ``DW_OP_LLVM_fragment, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4666   here, respectively) of the variable fragment from the working expression. Note
4667   that contrary to DW_OP_bit_piece, the offset is describing the location
4668   within the described source variable.
4669 - ``DW_OP_swap`` swaps top two stack entries.
4670 - ``DW_OP_xderef`` provides extended dereference mechanism. The entry at the top
4671   of the stack is treated as an address. The second stack entry is treated as an
4672   address space identifier.
4673 - ``DW_OP_stack_value`` marks a constant value.
4675 DWARF specifies three kinds of simple location descriptions: Register, memory,
4676 and implicit location descriptions.  Note that a location description is
4677 defined over certain ranges of a program, i.e the location of a variable may
4678 change over the course of the program. Register and memory location
4679 descriptions describe the *concrete location* of a source variable (in the
4680 sense that a debugger might modify its value), whereas *implicit locations*
4681 describe merely the actual *value* of a source variable which might not exist
4682 in registers or in memory (see ``DW_OP_stack_value``).
4684 A ``llvm.dbg.addr`` or ``llvm.dbg.declare`` intrinsic describes an indirect
4685 value (the address) of a source variable. The first operand of the intrinsic
4686 must be an address of some kind. A DIExpression attached to the intrinsic
4687 refines this address to produce a concrete location for the source variable.
4689 A ``llvm.dbg.value`` intrinsic describes the direct value of a source variable.
4690 The first operand of the intrinsic may be a direct or indirect value. A
4691 DIExpresion attached to the intrinsic refines the first operand to produce a
4692 direct value. For example, if the first operand is an indirect value, it may be
4693 necessary to insert ``DW_OP_deref`` into the DIExpresion in order to produce a
4694 valid debug intrinsic.
4696 .. note::
4698    A DIExpression is interpreted in the same way regardless of which kind of
4699    debug intrinsic it's attached to.
4701 .. code-block:: text
4703     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4704     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus_uconst, 3)
4705     !1 = !DIExpression(DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus)
4706     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4707     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus, DW_OP_LLVM_fragment, 3, 7)
4708     !4 = !DIExpression(DW_OP_constu, 2, DW_OP_swap, DW_OP_xderef)
4709     !5 = !DIExpression(DW_OP_constu, 42, DW_OP_stack_value)
4711 DIObjCProperty
4712 """"""""""""""
4714 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4716 .. code-block:: text
4718     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4719                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4721 DIImportedEntity
4722 """"""""""""""""
4724 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4725 compile unit.
4727 .. code-block:: text
4729    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4730                           entity: !1, line: 7)
4732 DIMacro
4733 """""""
4735 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4736 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4737 defining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4738 used to expand the macro identifier.
4740 .. code-block:: text
4742    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4743                  value: "((x) + 1)")
4744    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4746 DIMacroFile
4747 """""""""""
4749 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4750 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4751 appear in the included source file.
4753 .. code-block:: text
4755    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4756                      nodes: !3)
4758 '``tbaa``' Metadata
4759 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4761 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4762 suitable for doing type based alias analysis (TBAA). Instead, metadata is
4763 added to the IR to describe a type system of a higher level language. This
4764 can be used to implement C/C++ strict type aliasing rules, but it can also
4765 be used to implement custom alias analysis behavior for other languages.
4767 This description of LLVM's TBAA system is broken into two parts:
4768 :ref:`Semantics<tbaa_node_semantics>` talks about high level issues, and
4769 :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` talks about the metadata
4770 encoding of various entities.
4772 It is always possible to trace any TBAA node to a "root" TBAA node (details
4773 in the :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` section).  TBAA
4774 nodes with different roots have an unknown aliasing relationship, and LLVM
4775 conservatively infers ``MayAlias`` between them.  The rules mentioned in
4776 this section only pertain to TBAA nodes living under the same root.
4778 .. _tbaa_node_semantics:
4780 Semantics
4781 """""""""
4783 The TBAA metadata system, referred to as "struct path TBAA" (not to be
4784 confused with ``tbaa.struct``), consists of the following high level
4785 concepts: *Type Descriptors*, further subdivided into scalar type
4786 descriptors and struct type descriptors; and *Access Tags*.
4788 **Type descriptors** describe the type system of the higher level language
4789 being compiled.  **Scalar type descriptors** describe types that do not
4790 contain other types.  Each scalar type has a parent type, which must also
4791 be a scalar type or the TBAA root.  Via this parent relation, scalar types
4792 within a TBAA root form a tree.  **Struct type descriptors** denote types
4793 that contain a sequence of other type descriptors, at known offsets.  These
4794 contained type descriptors can either be struct type descriptors themselves
4795 or scalar type descriptors.
4797 **Access tags** are metadata nodes attached to load and store instructions.
4798 Access tags use type descriptors to describe the *location* being accessed
4799 in terms of the type system of the higher level language.  Access tags are
4800 tuples consisting of a base type, an access type and an offset.  The base
4801 type is a scalar type descriptor or a struct type descriptor, the access
4802 type is a scalar type descriptor, and the offset is a constant integer.
4804 The access tag ``(BaseTy, AccessTy, Offset)`` can describe one of two
4805 things:
4807  * If ``BaseTy`` is a struct type, the tag describes a memory access (load
4808    or store) of a value of type ``AccessTy`` contained in the struct type
4809    ``BaseTy`` at offset ``Offset``.
4811  * If ``BaseTy`` is a scalar type, ``Offset`` must be 0 and ``BaseTy`` and
4812    ``AccessTy`` must be the same; and the access tag describes a scalar
4813    access with scalar type ``AccessTy``.
4815 We first define an ``ImmediateParent`` relation on ``(BaseTy, Offset)``
4816 tuples this way:
4818  * If ``BaseTy`` is a scalar type then ``ImmediateParent(BaseTy, 0)`` is
4819    ``(ParentTy, 0)`` where ``ParentTy`` is the parent of the scalar type as
4820    described in the TBAA metadata.  ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)`` is
4821    undefined if ``Offset`` is non-zero.
4823  * If ``BaseTy`` is a struct type then ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)``
4824    is ``(NewTy, NewOffset)`` where ``NewTy`` is the type contained in
4825    ``BaseTy`` at offset ``Offset`` and ``NewOffset`` is ``Offset`` adjusted
4826    to be relative within that inner type.
4828 A memory access with an access tag ``(BaseTy1, AccessTy1, Offset1)``
4829 aliases a memory access with an access tag ``(BaseTy2, AccessTy2,
4830 Offset2)`` if either ``(BaseTy1, Offset1)`` is reachable from ``(Base2,
4831 Offset2)`` via the ``Parent`` relation or vice versa.
4833 As a concrete example, the type descriptor graph for the following program
4835 .. code-block:: c
4837     struct Inner {
4838       int i;    // offset 0
4839       float f;  // offset 4
4840     };
4842     struct Outer {
4843       float f;  // offset 0
4844       double d; // offset 4
4845       struct Inner inner_a;  // offset 12
4846     };
4848     void f(struct Outer* outer, struct Inner* inner, float* f, int* i, char* c) {
4849       outer->f = 0;            // tag0: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 0)
4850       outer->inner_a.i = 0;    // tag1: (OuterStructTy, IntScalarTy, 12)
4851       outer->inner_a.f = 0.0;  // tag2: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 16)
4852       *f = 0.0;                // tag3: (FloatScalarTy, FloatScalarTy, 0)
4853     }
4855 is (note that in C and C++, ``char`` can be used to access any arbitrary
4856 type):
4858 .. code-block:: text
4860     Root = "TBAA Root"
4861     CharScalarTy = ("char", Root, 0)
4862     FloatScalarTy = ("float", CharScalarTy, 0)
4863     DoubleScalarTy = ("double", CharScalarTy, 0)
4864     IntScalarTy = ("int", CharScalarTy, 0)
4865     InnerStructTy = {"Inner" (IntScalarTy, 0), (FloatScalarTy, 4)}
4866     OuterStructTy = {"Outer", (FloatScalarTy, 0), (DoubleScalarTy, 4),
4867                      (InnerStructTy, 12)}
4870 with (e.g.) ``ImmediateParent(OuterStructTy, 12)`` = ``(InnerStructTy,
4871 0)``, ``ImmediateParent(InnerStructTy, 0)`` = ``(IntScalarTy, 0)``, and
4872 ``ImmediateParent(IntScalarTy, 0)`` = ``(CharScalarTy, 0)``.
4874 .. _tbaa_node_representation:
4876 Representation
4877 """"""""""""""
4879 The root node of a TBAA type hierarchy is an ``MDNode`` with 0 operands or
4880 with exactly one ``MDString`` operand.
4882 Scalar type descriptors are represented as an ``MDNode`` s with two
4883 operands.  The first operand is an ``MDString`` denoting the name of the
4884 struct type.  LLVM does not assign meaning to the value of this operand, it
4885 only cares about it being an ``MDString``.  The second operand is an
4886 ``MDNode`` which points to the parent for said scalar type descriptor,
4887 which is either another scalar type descriptor or the TBAA root.  Scalar
4888 type descriptors can have an optional third argument, but that must be the
4889 constant integer zero.
4891 Struct type descriptors are represented as ``MDNode`` s with an odd number
4892 of operands greater than 1.  The first operand is an ``MDString`` denoting
4893 the name of the struct type.  Like in scalar type descriptors the actual
4894 value of this name operand is irrelevant to LLVM.  After the name operand,
4895 the struct type descriptors have a sequence of alternating ``MDNode`` and
4896 ``ConstantInt`` operands.  With N starting from 1, the 2N - 1 th operand,
4897 an ``MDNode``, denotes a contained field, and the 2N th operand, a
4898 ``ConstantInt``, is the offset of the said contained field.  The offsets
4899 must be in non-decreasing order.
4901 Access tags are represented as ``MDNode`` s with either 3 or 4 operands.
4902 The first operand is an ``MDNode`` pointing to the node representing the
4903 base type.  The second operand is an ``MDNode`` pointing to the node
4904 representing the access type.  The third operand is a ``ConstantInt`` that
4905 states the offset of the access.  If a fourth field is present, it must be
4906 a ``ConstantInt`` valued at 0 or 1.  If it is 1 then the access tag states
4907 that the location being accessed is "constant" (meaning
4908 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4909 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).  The TBAA root of
4910 the access type and the base type of an access tag must be the same, and
4911 that is the TBAA root of the access tag.
4913 '``tbaa.struct``' Metadata
4914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4916 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4917 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4918 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4919 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4920 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4921 of the aggregate.
4923 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4924 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4926 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4927 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4928 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4929 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4930 its tbaa tag. e.g.:
4932 .. code-block:: llvm
4934     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4936 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4937 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4938 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4940 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4941 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4942 does not carry useful data and need not be preserved.
4944 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4947 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4948 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4949 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4950 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4951 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4952 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4953 a domain.
4955 When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4956 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4957 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4958 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4959 alias.
4961 Because scopes in one domain don't affect scopes in other domains, separate
4962 domains can be used to compose multiple independent noalias sets.  This is
4963 used for example during inlining.  As the noalias function parameters are
4964 turned into noalias scope metadata, a new domain is used every time the
4965 function is inlined.
4967 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4968 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4969 string then it can be combined across functions and translation units. A
4970 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4971 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4973 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4974 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4975 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4976 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4977 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4978 optionally be provided as a third list entry.
4980 For example,
4982 .. code-block:: llvm
4984     ; Two scope domains:
4985     !0 = !{!0}
4986     !1 = !{!1}
4988     ; Some scopes in these domains:
4989     !2 = !{!2, !0}
4990     !3 = !{!3, !0}
4991     !4 = !{!4, !1}
4993     ; Some scope lists:
4994     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4995     !6 = !{!4, !3, !2}
4996     !7 = !{!3}
4998     ; These two instructions don't alias:
4999     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
5000     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
5002     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
5003     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
5004     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
5005     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
5007     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
5008     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
5009     ; !alias.scope list):
5010     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
5011     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
5013 '``fpmath``' Metadata
5014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5016 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating-point
5017 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
5018 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
5019 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
5020 it. ULP is defined as follows:
5022     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
5023     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
5024     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
5025     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
5026     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
5028 The metadata node shall consist of a single positive float type number
5029 representing the maximum relative error, for example:
5031 .. code-block:: llvm
5033     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
5035 .. _range-metadata:
5037 '``range``' Metadata
5038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5040 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
5041 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
5042 returned by the called function at this call site is in. If the loaded or
5043 returned value is not in the specified range, the behavior is undefined. The
5044 ranges are represented with a flattened list of integers. The loaded value or
5045 the value returned is known to be in the union of the ranges defined by each
5046 consecutive pair. Each pair has the following properties:
5048 -  The type must match the type loaded by the instruction.
5049 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
5050 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
5051 -  The range is allowed to wrap.
5052 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
5053    ``a!=b``.
5055 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
5056 they must be non-contiguous.
5058 Examples:
5060 .. code-block:: llvm
5062       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
5063       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
5064       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
5065       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
5066              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
5067     ...
5068     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
5069     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
5070     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
5071     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
5073 '``absolute_symbol``' Metadata
5074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5076 ``absolute_symbol`` metadata may be attached to a global variable
5077 declaration. It marks the declaration as a reference to an absolute symbol,
5078 which causes the backend to use absolute relocations for the symbol even
5079 in position independent code, and expresses the possible ranges that the
5080 global variable's *address* (not its value) is in, in the same format as
5081 ``range`` metadata, with the extension that the pair ``all-ones,all-ones``
5082 may be used to represent the full set.
5084 Example (assuming 64-bit pointers):
5086 .. code-block:: llvm
5088       @a = external global i8, !absolute_symbol !0 ; Absolute symbol in range [0,256)
5089       @b = external global i8, !absolute_symbol !1 ; Absolute symbol in range [0,2^64)
5091     ...
5092     !0 = !{ i64 0, i64 256 }
5093     !1 = !{ i64 -1, i64 -1 }
5095 '``callees``' Metadata
5096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5098 ``callees`` metadata may be attached to indirect call sites. If ``callees``
5099 metadata is attached to a call site, and any callee is not among the set of
5100 functions provided by the metadata, the behavior is undefined. The intent of
5101 this metadata is to facilitate optimizations such as indirect-call promotion.
5102 For example, in the code below, the call instruction may only target the
5103 ``add`` or ``sub`` functions:
5105 .. code-block:: llvm
5107     %result = call i64 %binop(i64 %x, i64 %y), !callees !0
5109     ...
5110     !0 = !{i64 (i64, i64)* @add, i64 (i64, i64)* @sub}
5112 '``callback``' Metadata
5113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5115 ``callback`` metadata may be attached to a function declaration, or definition.
5116 (Call sites are excluded only due to the lack of a use case.) For ease of
5117 exposition, we'll refer to the function annotated w/ metadata as a broker
5118 function. The metadata describes how the arguments of a call to the broker are
5119 in turn passed to the callback function specified by the metadata. Thus, the
5120 ``callback`` metadata provides a partial description of a call site inside the
5121 broker function with regards to the arguments of a call to the broker. The only
5122 semantic restriction on the broker function itself is that it is not allowed to
5123 inspect or modify arguments referenced in the ``callback`` metadata as
5124 pass-through to the callback function.
5126 The broker is not required to actually invoke the callback function at runtime.
5127 However, the assumptions about not inspecting or modifying arguments that would
5128 be passed to the specified callback function still hold, even if the callback
5129 function is not dynamically invoked. The broker is allowed to invoke the
5130 callback function more than once per invocation of the broker. The broker is
5131 also allowed to invoke (directly or indirectly) the function passed as a
5132 callback through another use. Finally, the broker is also allowed to relay the
5133 callback callee invocation to a different thread.
5135 The metadata is structured as follows: At the outer level, ``callback``
5136 metadata is a list of ``callback`` encodings. Each encoding starts with a
5137 constant ``i64`` which describes the argument position of the callback function
5138 in the call to the broker. The following elements, except the last, describe
5139 what arguments are passed to the callback function. Each element is again an
5140 ``i64`` constant identifying the argument of the broker that is passed through,
5141 or ``i64 -1`` to indicate an unknown or inspected argument. The order in which
5142 they are listed has to be the same in which they are passed to the callback
5143 callee. The last element of the encoding is a boolean which specifies how
5144 variadic arguments of the broker are handled. If it is true, all variadic
5145 arguments of the broker are passed through to the callback function *after* the
5146 arguments encoded explicitly before.
5148 In the code below, the ``pthread_create`` function is marked as a broker
5149 through the ``!callback !1`` metadata. In the example, there is only one
5150 callback encoding, namely ``!2``, associated with the broker. This encoding
5151 identifies the callback function as the second argument of the broker (``i64
5152 2``) and the sole argument of the callback function as the third one of the
5153 broker function (``i64 3``).
5155 .. FIXME why does the llvm-sphinx-docs builder give a highlighting
5156    error if the below is set to highlight as 'llvm', despite that we
5157    have misc.highlighting_failure set?
5159 .. code-block:: text
5161     declare !callback !1 dso_local i32 @pthread_create(i64*, %union.pthread_attr_t*, i8* (i8*)*, i8*)
5163     ...
5164     !2 = !{i64 2, i64 3, i1 false}
5165     !1 = !{!2}
5167 Another example is shown below. The callback callee is the second argument of
5168 the ``__kmpc_fork_call`` function (``i64 2``). The callee is given two unknown
5169 values (each identified by a ``i64 -1``) and afterwards all
5170 variadic arguments that are passed to the ``__kmpc_fork_call`` call (due to the
5171 final ``i1 true``).
5173 .. FIXME why does the llvm-sphinx-docs builder give a highlighting
5174    error if the below is set to highlight as 'llvm', despite that we
5175    have misc.highlighting_failure set?
5177 .. code-block:: text
5179     declare !callback !0 dso_local void @__kmpc_fork_call(%struct.ident_t*, i32, void (i32*, i32*, ...)*, ...)
5181     ...
5182     !1 = !{i64 2, i64 -1, i64 -1, i1 true}
5183     !0 = !{!1}
5186 '``unpredictable``' Metadata
5187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5189 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
5190 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
5191 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
5192 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
5193 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
5194 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
5196 .. _llvm.loop:
5198 '``llvm.loop``'
5199 ^^^^^^^^^^^^^^^
5201 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
5202 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
5203 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
5204 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
5205 specified with the name ``llvm.loop``.
5207 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
5208 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
5209 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
5210 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
5211 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
5212 constructs:
5214 .. code-block:: llvm
5216     !0 = !{!0}
5217     !1 = !{!1}
5219 The loop identifier metadata can be used to specify additional
5220 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
5221 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
5222 suggests an unroll factor to the loop unroller:
5224 .. code-block:: llvm
5226       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
5227     ...
5228     !0 = !{!0, !1}
5229     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5231 '``llvm.loop.disable_nonforced``'
5232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5234 This metadata disables all optional loop transformations unless
5235 explicitly instructed using other transformation metdata such as
5236 ``llvm.loop.unroll.enable``. That is, no heuristic will try to determine
5237 whether a transformation is profitable. The purpose is to avoid that the
5238 loop is transformed to a different loop before an explicitly requested
5239 (forced) transformation is applied. For instance, loop fusion can make
5240 other transformations impossible. Mandatory loop canonicalizations such
5241 as loop rotation are still applied.
5243 It is recommended to use this metadata in addition to any llvm.loop.*
5244 transformation directive. Also, any loop should have at most one
5245 directive applied to it (and a sequence of transformations built using
5246 followup-attributes). Otherwise, which transformation will be applied
5247 depends on implementation details such as the pass pipeline order.
5249 See :ref:`transformation-metadata` for details.
5251 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
5252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5254 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
5255 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
5256 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
5257 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
5258 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
5259 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
5260 it believes it is safe to do so. The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata
5261 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
5262 in determining the safety of these transformations.
5264 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
5265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5267 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
5268 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
5269 second operand is an integer specifying the interleave count. For
5270 example:
5272 .. code-block:: llvm
5274    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
5276 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
5277 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
5278 then the interleave count will be determined automatically.
5280 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
5281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5283 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
5284 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
5285 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
5286 0 disables vectorization:
5288 .. code-block:: llvm
5290    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
5291    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
5293 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
5294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5296 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
5297 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
5298 operand is an integer specifying the width. For example:
5300 .. code-block:: llvm
5302    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
5304 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
5305 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
5306 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
5307 determined automatically.
5309 '``llvm.loop.vectorize.followup_vectorized``' Metadata
5310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5312 This metadata defines which loop attributes the vectorized loop will
5313 have. See :ref:`transformation-metadata` for details.
5315 '``llvm.loop.vectorize.followup_epilogue``' Metadata
5316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5318 This metadata defines which loop attributes the epilogue will have. The
5319 epilogue is not vectorized and is executed when either the vectorized
5320 loop is not known to preserve semantics (because e.g., it processes two
5321 arrays that are found to alias by a runtime check) or for the last
5322 iterations that do not fill a complete set of vector lanes. See
5323 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5325 '``llvm.loop.vectorize.followup_all``' Metadata
5326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5328 Attributes in the metadata will be added to both the vectorized and
5329 epilogue loop.
5330 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5332 '``llvm.loop.unroll``'
5333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5335 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
5336 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
5337 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5338 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
5339 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
5340 optimizer believes it is safe to do so.
5342 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
5343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5345 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
5346 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
5347 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
5348 example:
5350 .. code-block:: llvm
5352    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5354 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5355 will be partially unrolled.
5357 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
5358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5360 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
5361 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
5363 .. code-block:: llvm
5365    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
5367 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
5368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5370 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
5371 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
5373 .. code-block:: llvm
5375    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
5377 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
5378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5380 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
5381 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
5382 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
5383 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
5385 .. code-block:: llvm
5387    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
5389 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
5390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5392 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
5393 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
5394 For example:
5396 .. code-block:: llvm
5398    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
5400 '``llvm.loop.unroll.followup``' Metadata
5401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5403 This metadata defines which loop attributes the unrolled loop will have.
5404 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5406 '``llvm.loop.unroll.followup_remainder``' Metadata
5407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5409 This metadata defines which loop attributes the remainder loop after
5410 partial/runtime unrolling will have. See
5411 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5413 '``llvm.loop.unroll_and_jam``'
5414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5416 This metadata is treated very similarly to the ``llvm.loop.unroll`` metadata
5417 above, but affect the unroll and jam pass. In addition any loop with
5418 ``llvm.loop.unroll`` metadata but no ``llvm.loop.unroll_and_jam`` metadata will
5419 disable unroll and jam (so ``llvm.loop.unroll`` metadata will be left to the
5420 unroller, plus ``llvm.loop.unroll.disable`` metadata will disable unroll and jam
5421 too.)
5423 The metadata for unroll and jam otherwise is the same as for ``unroll``.
5424 ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``, ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable`` and
5425 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` do the same as for unroll.
5426 ``llvm.loop.unroll_and_jam.full`` is not supported. Again these are only hints
5427 and the normal safety checks will still be performed.
5429 '``llvm.loop.unroll_and_jam.count``' Metadata
5430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5432 This metadata suggests an unroll and jam factor to use, similarly to
5433 ``llvm.loop.unroll.count``. The first operand is the string
5434 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` and the second operand is a positive integer
5435 specifying the unroll factor. For example:
5437 .. code-block:: llvm
5439    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.count", i32 4}
5441 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5442 will be partially unroll and jammed.
5444 '``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``' Metadata
5445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5447 This metadata disables loop unroll and jamming. The metadata has a single
5448 operand which is the string ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``. For example:
5450 .. code-block:: llvm
5452    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.disable"}
5454 '``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``' Metadata
5455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5457 This metadata suggests that the loop should be fully unroll and jammed if the
5458 trip count is known at compile time and partially unrolled if the trip count is
5459 not known at compile time. The metadata has a single operand which is the
5460 string ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``.  For example:
5462 .. code-block:: llvm
5464    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.enable"}
5466 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_outer``' Metadata
5467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5469 This metadata defines which loop attributes the outer unrolled loop will
5470 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5471 details.
5473 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_inner``' Metadata
5474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5476 This metadata defines which loop attributes the inner jammed loop will
5477 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5478 details.
5480 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_outer``' Metadata
5481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5483 This metadata defines which attributes the epilogue of the outer loop
5484 will have. This loop is usually unrolled, meaning there is no such
5485 loop. This attribute will be ignored in this case. See
5486 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5488 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_inner``' Metadata
5489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5491 This metadata defines which attributes the inner loop of the epilogue
5492 will have. The outer epilogue will usually be unrolled, meaning there
5493 can be multiple inner remainder loops. See
5494 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5496 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_all``' Metadata
5497 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5499 Attributes specified in the metadata is added to all
5500 ``llvm.loop.unroll_and_jam.*`` loops. See
5501 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5503 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
5504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5506 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
5507 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
5508 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
5510 .. code-block:: llvm
5512    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
5514 '``llvm.loop.distribute.enable``' Metadata
5515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5517 Loop distribution allows splitting a loop into multiple loops.  Currently,
5518 this is only performed if the entire loop cannot be vectorized due to unsafe
5519 memory dependencies.  The transformation will attempt to isolate the unsafe
5520 dependencies into their own loop.
5522 This metadata can be used to selectively enable or disable distribution of the
5523 loop.  The first operand is the string ``llvm.loop.distribute.enable`` and the
5524 second operand is a bit. If the bit operand value is 1 distribution is
5525 enabled. A value of 0 disables distribution:
5527 .. code-block:: llvm
5529    !0 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 0}
5530    !1 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 1}
5532 This metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5533 identification metadata.
5535 '``llvm.loop.distribute.followup_coincident``' Metadata
5536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5538 This metadata defines which attributes extracted loops with no cyclic
5539 dependencies will have (i.e. can be vectorized). See
5540 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5542 '``llvm.loop.distribute.followup_sequential``' Metadata
5543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5545 This metadata defines which attributes the isolated loops with unsafe
5546 memory dependencies will have. See
5547 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5549 '``llvm.loop.distribute.followup_fallback``' Metadata
5550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5552 If loop versioning is necessary, this metadata defined the attributes
5553 the non-distributed fallback version will have. See
5554 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5556 '``llvm.loop.distribute.followup_all``' Metadata
5557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5559 Thes attributes in this metdata is added to all followup loops of the
5560 loop distribution pass. See
5561 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5563 '``llvm.access.group``' Metadata
5564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5566 ``llvm.access.group`` metadata can be attached to any instruction that
5567 potentially accesses memory. It can point to a single distinct metadata
5568 node, which we call access group. This node represents all memory access
5569 instructions referring to it via ``llvm.access.group``. When an
5570 instruction belongs to multiple access groups, it can also point to a
5571 list of accesses groups, illustrated by the following example.
5573 .. code-block:: llvm
5575    %val = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !0
5576    ...
5577    !0 = !{!1, !2}
5578    !1 = distinct !{}
5579    !2 = distinct !{}
5581 It is illegal for the list node to be empty since it might be confused
5582 with an access group.
5584 The access group metadata node must be 'distinct' to avoid collapsing
5585 multiple access groups by content. A access group metadata node must
5586 always be empty which can be used to distinguish an access group
5587 metadata node from a list of access groups. Being empty avoids the
5588 situation that the content must be updated which, because metadata is
5589 immutable by design, would required finding and updating all references
5590 to the access group node.
5592 The access group can be used to refer to a memory access instruction
5593 without pointing to it directly (which is not possible in global
5594 metadata). Currently, the only metadata making use of it is
5595 ``llvm.loop.parallel_accesses``.
5597 '``llvm.loop.parallel_accesses``' Metadata
5598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5600 The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata refers to one or more
5601 access group metadata nodes (see ``llvm.access.group``). It denotes that
5602 no loop-carried memory dependence exist between it and other instructions
5603 in the loop with this metadata.
5605 Let ``m1`` and ``m2`` be two instructions that both have the
5606 ``llvm.access.group`` metadata to the access group ``g1``, respectively
5607 ``g2`` (which might be identical). If a loop contains both access groups
5608 in its ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata, then the compiler can
5609 assume that there is no dependency between ``m1`` and ``m2`` carried by
5610 this loop. Instructions that belong to multiple access groups are
5611 considered having this property if at least one of the access groups
5612 matches the ``llvm.loop.parallel_accesses`` list.
5614 If all memory-accessing instructions in a loop have
5615 ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata that refers to that loop, then the
5616 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a
5617 parallel loop.
5619 Note that if not all memory access instructions belong to an access
5620 group referred to by ``llvm.loop.parallel_accesses``, then the loop must
5621 not be considered trivially parallel. Additional
5622 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
5623 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
5624 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
5625 insert new memory instructions into the loop body).
5627 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
5628 both ``llvm.access.group`` and ``llvm.loop.parallel_accesses``
5629 metadata types.
5631 .. code-block:: llvm
5633    for.body:
5634      ...
5635      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !1
5636      ...
5637      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !1
5638      ...
5639      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
5641    for.end:
5642    ...
5643    !0 = distinct !{!0, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !1}}
5644    !1 = distinct !{}
5646 It is also possible to have nested parallel loops:
5648 .. code-block:: llvm
5650    outer.for.body:
5651      ...
5652      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.access.group !4
5653      ...
5654      br label %inner.for.body
5656    inner.for.body:
5657      ...
5658      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !3
5659      ...
5660      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.access.group !3
5661      ...
5662      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
5664    inner.for.end:
5665      ...
5666      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.access.group !4
5667      ...
5668      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
5670    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
5671    ...
5672    !1 = distinct !{!1, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3}}     ; metadata for the inner loop
5673    !2 = distinct !{!2, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3, !4}} ; metadata for the outer loop
5674    !3 = distinct !{} ; access group for instructions in the inner loop (which are implicitly contained in outer loop as well)
5675    !4 = distinct !{} ; access group for instructions in the outer, but not the inner loop
5677 '``irr_loop``' Metadata
5678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5680 ``irr_loop`` metadata may be attached to the terminator instruction of a basic
5681 block that's an irreducible loop header (note that an irreducible loop has more
5682 than once header basic blocks.) If ``irr_loop`` metadata is attached to the
5683 terminator instruction of a basic block that is not really an irreducible loop
5684 header, the behavior is undefined. The intent of this metadata is to improve the
5685 accuracy of the block frequency propagation. For example, in the code below, the
5686 block ``header0`` may have a loop header weight (relative to the other headers of
5687 the irreducible loop) of 100:
5689 .. code-block:: llvm
5691     header0:
5692     ...
5693     br i1 %cmp, label %t1, label %t2, !irr_loop !0
5695     ...
5696     !0 = !{"loop_header_weight", i64 100}
5698 Irreducible loop header weights are typically based on profile data.
5700 '``invariant.group``' Metadata
5701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5703 The experimental ``invariant.group`` metadata may be attached to
5704 ``load``/``store`` instructions referencing a single metadata with no entries.
5705 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells
5706 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand
5707 can be assumed to load or store the same
5708 value (but see the ``llvm.launder.invariant.group`` intrinsic which affects
5709 when two pointers are considered the same). Pointers returned by bitcast or
5710 getelementptr with only zero indices are considered the same.
5712 Examples:
5714 .. code-block:: llvm
5716    @unknownPtr = external global i8
5717    ...
5718    %ptr = alloca i8
5719    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
5720    call void @foo(i8* %ptr)
5722    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
5723    call void @foo(i8* %ptr)
5725    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr)
5726    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
5728    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
5729    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
5731    call void @foo(i8* %ptr)
5732    %newPtr2 = call i8* @llvm.launder.invariant.group(i8* %ptr)
5733    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through launder.invariant.group to get value of %ptr
5735    ...
5736    declare void @foo(i8*)
5737    declare i8* @getPointer(i8*)
5738    declare i8* @llvm.launder.invariant.group(i8*)
5740    !0 = !{}
5742 The invariant.group metadata must be dropped when replacing one pointer by
5743 another based on aliasing information. This is because invariant.group is tied
5744 to the SSA value of the pointer operand.
5746 .. code-block:: llvm
5748   %v = load i8, i8* %x, !invariant.group !0
5749   ; if %x mustalias %y then we can replace the above instruction with
5750   %v = load i8, i8* %y
5752 Note that this is an experimental feature, which means that its semantics might
5753 change in the future.
5755 '``type``' Metadata
5756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5758 See :doc:`TypeMetadata`.
5760 '``associated``' Metadata
5761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5763 The ``associated`` metadata may be attached to a global object
5764 declaration with a single argument that references another global object.
5766 This metadata prevents discarding of the global object in linker GC
5767 unless the referenced object is also discarded. The linker support for
5768 this feature is spotty. For best compatibility, globals carrying this
5769 metadata may also:
5771 - Be in a comdat with the referenced global.
5772 - Be in @llvm.compiler.used.
5773 - Have an explicit section with a name which is a valid C identifier.
5775 It does not have any effect on non-ELF targets.
5777 Example:
5779 .. code-block:: text
5781     $a = comdat any
5782     @a = global i32 1, comdat $a
5783     @b = internal global i32 2, comdat $a, section "abc", !associated !0
5784     !0 = !{i32* @a}
5787 '``prof``' Metadata
5788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5790 The ``prof`` metadata is used to record profile data in the IR.
5791 The first operand of the metadata node indicates the profile metadata
5792 type. There are currently 3 types:
5793 :ref:`branch_weights<prof_node_branch_weights>`,
5794 :ref:`function_entry_count<prof_node_function_entry_count>`, and
5795 :ref:`VP<prof_node_VP>`.
5797 .. _prof_node_branch_weights:
5799 branch_weights
5800 """"""""""""""
5802 Branch weight metadata attached to a branch, select, switch or call instruction
5803 represents the likeliness of the associated branch being taken.
5804 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5806 .. _prof_node_function_entry_count:
5808 function_entry_count
5809 """"""""""""""""""""
5811 Function entry count metadata can be attached to function definitions
5812 to record the number of times the function is called. Used with BFI
5813 information, it is also used to derive the basic block profile count.
5814 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5816 .. _prof_node_VP:
5821 VP (value profile) metadata can be attached to instructions that have
5822 value profile information. Currently this is indirect calls (where it
5823 records the hottest callees) and calls to memory intrinsics such as memcpy,
5824 memmove, and memset (where it records the hottest byte lengths).
5826 Each VP metadata node contains "VP" string, then a uint32_t value for the value
5827 profiling kind, a uint64_t value for the total number of times the instruction
5828 is executed, followed by uint64_t value and execution count pairs.
5829 The value profiling kind is 0 for indirect call targets and 1 for memory
5830 operations. For indirect call targets, each profile value is a hash
5831 of the callee function name, and for memory operations each value is the
5832 byte length.
5834 Note that the value counts do not need to add up to the total count
5835 listed in the third operand (in practice only the top hottest values
5836 are tracked and reported).
5838 Indirect call example:
5840 .. code-block:: llvm
5842     call void %f(), !prof !1
5843     !1 = !{!"VP", i32 0, i64 1600, i64 7651369219802541373, i64 1030, i64 -4377547752858689819, i64 410}
5845 Note that the VP type is 0 (the second operand), which indicates this is
5846 an indirect call value profile data. The third operand indicates that the
5847 indirect call executed 1600 times. The 4th and 6th operands give the
5848 hashes of the 2 hottest target functions' names (this is the same hash used
5849 to represent function names in the profile database), and the 5th and 7th
5850 operands give the execution count that each of the respective prior target
5851 functions was called.
5853 Module Flags Metadata
5854 =====================
5856 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
5857 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
5858 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
5859 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
5860 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
5861 look it up.
5863 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
5864 Each triplet has the following form:
5866 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
5867    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
5868    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
5869    described below.
5870 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
5871    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
5872    including entries with the **Require** behavior).
5873 -  The third element is the value of the flag.
5875 When two (or more) modules are merged together, the resulting
5876 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
5877 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
5878 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
5879 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
5880 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
5882 The following behaviors are supported:
5884 .. list-table::
5885    :header-rows: 1
5886    :widths: 10 90
5888    * - Value
5889      - Behavior
5891    * - 1
5892      - **Error**
5893            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
5894            is that of the operands.
5896    * - 2
5897      - **Warning**
5898            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
5899            operand for the flag from the first module being linked.
5901    * - 3
5902      - **Require**
5903            Adds a requirement that another module flag be present and have a
5904            specified value after linking is performed. The value must be a
5905            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
5906            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
5907            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
5908            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
5909            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
5911    * - 4
5912      - **Override**
5913            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
5914            other module. If both modules specify **Override**, but the values
5915            differ, an error will be emitted.
5917    * - 5
5918      - **Append**
5919            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
5921    * - 6
5922      - **AppendUnique**
5923            Appends the two values, which are required to be metadata
5924            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
5925            during the append operation.
5927    * - 7
5928      - **Max**
5929            Takes the max of the two values, which are required to be integers.
5931 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
5932 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
5933 value) or **Override**.
5935 An example of module flags:
5937 .. code-block:: llvm
5939     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
5940     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
5941     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
5942     !3 = !{ i32 3, !"qux",
5943       !{
5944         !"foo", i32 1
5945       }
5946     }
5947     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
5949 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
5950    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
5951    values are not equal.
5953 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
5954    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
5955    '37'.
5957 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
5958    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
5959    warning if their values are not equal.
5961 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
5963    ::
5965        !{ !"foo", i32 1 }
5967    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
5968    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
5969    performed.
5971 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
5972 ----------------------------------------------------
5974 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
5975 collection in a special section called "image info". The metadata
5976 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
5977 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
5978 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
5979 be merged rather than appended together.
5981 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
5982 following key-value pairs:
5984 .. list-table::
5985    :header-rows: 1
5986    :widths: 30 70
5988    * - Key
5989      - Value
5991    * - ``Objective-C Version``
5992      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
5994    * - ``Objective-C Image Info Version``
5995      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
5996        always 0.
5998    * - ``Objective-C Image Info Section``
5999      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
6000        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
6001        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
6002        Objective-C ABI version 2.
6004    * - ``Objective-C Garbage Collection``
6005      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
6006        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
6007        collection supported.
6009    * - ``Objective-C GC Only``
6010      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
6011        If present, its value must be 6. This flag requires that the
6012        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
6014 Some important flag interactions:
6016 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
6017    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
6018    2, then the resulting module has the
6019    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
6020 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
6021    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
6023 C type width Module Flags Metadata
6024 ----------------------------------
6026 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
6027 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
6028 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
6029 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
6030 width.
6032 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
6033 flags metadata, using the following key-value pairs:
6035 .. list-table::
6036    :header-rows: 1
6037    :widths: 30 70
6039    * - Key
6040      - Value
6042    * - short_wchar
6043      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
6044        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
6046    * - short_enum
6047      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
6048        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
6049          represent all of its values.
6051 For example, the following metadata section specifies that the module was
6052 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
6053 enum is the smallest type which can represent all of its values::
6055     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
6056     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
6057     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
6059 Automatic Linker Flags Named Metadata
6060 =====================================
6062 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
6063 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
6064 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
6065 these automatically be transmitted to the linker via object files.
6067 These flags are encoded in the IR using named metadata with the name
6068 ``!llvm.linker.options``. Each operand is expected to be a metadata node
6069 which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
6070 list of metadata strings defining linker options.
6072 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
6073 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
6074 framework::
6076     !0 = !{ !"-lz" },
6077     !1 = !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
6078     !llvm.linker.options = !{ !0, !1 }
6080 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
6081 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
6082 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
6083 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
6084 assembly writer or object file emitter.
6086 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
6087 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
6088 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
6090 .. _summary:
6092 ThinLTO Summary
6093 ===============
6095 Compiling with `ThinLTO <https://clang.llvm.org/docs/ThinLTO.html>`_
6096 causes the building of a compact summary of the module that is emitted into
6097 the bitcode. The summary is emitted into the LLVM assembly and identified
6098 in syntax by a caret ('``^``').
6100 The summary is parsed into a bitcode output, along with the Module
6101 IR, via the "``llvm-as``" tool. Tools that parse the Module IR for the purposes
6102 of optimization (e.g. "``clang -x ir``" and "``opt``"), will ignore the
6103 summary entries (just as they currently ignore summary entries in a bitcode
6104 input file).
6106 Eventually, the summary will be parsed into a ModuleSummaryIndex object under
6107 the same conditions where summary index is currently built from bitcode.
6108 Specifically, tools that test the Thin Link portion of a ThinLTO compile
6109 (i.e. llvm-lto and llvm-lto2), or when parsing a combined index
6110 for a distributed ThinLTO backend via clang's "``-fthinlto-index=<>``" flag
6111 (this part is not yet implemented, use llvm-as to create a bitcode object
6112 before feeding into thin link tools for now).
6114 There are currently 3 types of summary entries in the LLVM assembly:
6115 :ref:`module paths<module_path_summary>`,
6116 :ref:`global values<gv_summary>`, and
6117 :ref:`type identifiers<typeid_summary>`.
6119 .. _module_path_summary:
6121 Module Path Summary Entry
6122 -------------------------
6124 Each module path summary entry lists a module containing global values included
6125 in the summary. For a single IR module there will be one such entry, but
6126 in a combined summary index produced during the thin link, there will be
6127 one module path entry per linked module with summary.
6129 Example:
6131 .. code-block:: text
6133     ^0 = module: (path: "/path/to/file.o", hash: (2468601609, 1329373163, 1565878005, 638838075, 3148790418))
6135 The ``path`` field is a string path to the bitcode file, and the ``hash``
6136 field is the 160-bit SHA-1 hash of the IR bitcode contents, used for
6137 incremental builds and caching.
6139 .. _gv_summary:
6141 Global Value Summary Entry
6142 --------------------------
6144 Each global value summary entry corresponds to a global value defined or
6145 referenced by a summarized module.
6147 Example:
6149 .. code-block:: text
6151     ^4 = gv: (name: "f"[, summaries: (Summary)[, (Summary)]*]?) ; guid = 14740650423002898831
6153 For declarations, there will not be a summary list. For definitions, a
6154 global value will contain a list of summaries, one per module containing
6155 a definition. There can be multiple entries in a combined summary index
6156 for symbols with weak linkage.
6158 Each ``Summary`` format will depend on whether the global value is a
6159 :ref:`function<function_summary>`, :ref:`variable<variable_summary>`, or
6160 :ref:`alias<alias_summary>`.
6162 .. _function_summary:
6164 Function Summary
6165 ^^^^^^^^^^^^^^^^
6167 If the global value is a function, the ``Summary`` entry will look like:
6169 .. code-block:: text
6171     function: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), insts: 2[, FuncFlags]?[, Calls]?[, TypeIdInfo]?[, Refs]?
6173 The ``module`` field includes the summary entry id for the module containing
6174 this definition, and the ``flags`` field contains information such as
6175 the linkage type, a flag indicating whether it is legal to import the
6176 definition, whether it is globally live and whether the linker resolved it
6177 to a local definition (the latter two are populated during the thin link).
6178 The ``insts`` field contains the number of IR instructions in the function.
6179 Finally, there are several optional fields: :ref:`FuncFlags<funcflags_summary>`,
6180 :ref:`Calls<calls_summary>`, :ref:`TypeIdInfo<typeidinfo_summary>`,
6181 :ref:`Refs<refs_summary>`.
6183 .. _variable_summary:
6185 Global Variable Summary
6186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6188 If the global value is a variable, the ``Summary`` entry will look like:
6190 .. code-block:: text
6192     variable: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0)[, Refs]?
6194 The variable entry contains a subset of the fields in a
6195 :ref:`function summary <function_summary>`, see the descriptions there.
6197 .. _alias_summary:
6199 Alias Summary
6200 ^^^^^^^^^^^^^
6202 If the global value is an alias, the ``Summary`` entry will look like:
6204 .. code-block:: text
6206     alias: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), aliasee: ^2)
6208 The ``module`` and ``flags`` fields are as described for a
6209 :ref:`function summary <function_summary>`. The ``aliasee`` field
6210 contains a reference to the global value summary entry of the aliasee.
6212 .. _funcflags_summary:
6214 Function Flags
6215 ^^^^^^^^^^^^^^
6217 The optional ``FuncFlags`` field looks like:
6219 .. code-block:: text
6221     funcFlags: (readNone: 0, readOnly: 0, noRecurse: 0, returnDoesNotAlias: 0)
6223 If unspecified, flags are assumed to hold the conservative ``false`` value of
6224 ``0``.
6226 .. _calls_summary:
6228 Calls
6229 ^^^^^
6231 The optional ``Calls`` field looks like:
6233 .. code-block:: text
6235     calls: ((Callee)[, (Callee)]*)
6237 where each ``Callee`` looks like:
6239 .. code-block:: text
6241     callee: ^1[, hotness: None]?[, relbf: 0]?
6243 The ``callee`` refers to the summary entry id of the callee. At most one
6244 of ``hotness`` (which can take the values ``Unknown``, ``Cold``, ``None``,
6245 ``Hot``, and ``Critical``), and ``relbf`` (which holds the integer
6246 branch frequency relative to the entry frequency, scaled down by 2^8)
6247 may be specified. The defaults are ``Unknown`` and ``0``, respectively.
6249 .. _refs_summary:
6251 Refs
6252 ^^^^
6254 The optional ``Refs`` field looks like:
6256 .. code-block:: text
6258     refs: ((Ref)[, (Ref)]*)
6260 where each ``Ref`` contains a reference to the summary id of the referenced
6261 value (e.g. ``^1``).
6263 .. _typeidinfo_summary:
6265 TypeIdInfo
6266 ^^^^^^^^^^
6268 The optional ``TypeIdInfo`` field, used for
6269 `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6270 looks like:
6272 .. code-block:: text
6274     typeIdInfo: [(TypeTests)]?[, (TypeTestAssumeVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadVCalls)]?[, (TypeTestAssumeConstVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadConstVCalls)]?
6276 These optional fields have the following forms:
6278 TypeTests
6279 """""""""
6281 .. code-block:: text
6283     typeTests: (TypeIdRef[, TypeIdRef]*)
6285 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6286 by summary id or ``GUID``.
6288 TypeTestAssumeVCalls
6289 """"""""""""""""""""
6291 .. code-block:: text
6293     typeTestAssumeVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6295 Where each VFuncId has the format:
6297 .. code-block:: text
6299     vFuncId: (TypeIdRef, offset: 16)
6301 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6302 by summary id or ``GUID`` preceeded by a ``guid:`` tag.
6304 TypeCheckedLoadVCalls
6305 """""""""""""""""""""
6307 .. code-block:: text
6309     typeCheckedLoadVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6311 Where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``.
6313 TypeTestAssumeConstVCalls
6314 """""""""""""""""""""""""
6316 .. code-block:: text
6318     typeTestAssumeConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6320 Where each ConstVCall has the format:
6322 .. code-block:: text
6324     (VFuncId, args: (Arg[, Arg]*))
6326 and where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``,
6327 and each Arg is an integer argument number.
6329 TypeCheckedLoadConstVCalls
6330 """"""""""""""""""""""""""
6332 .. code-block:: text
6334     typeCheckedLoadConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6336 Where each ConstVCall has the format described for
6337 ``TypeTestAssumeConstVCalls``.
6339 .. _typeid_summary:
6341 Type ID Summary Entry
6342 ---------------------
6344 Each type id summary entry corresponds to a type identifier resolution
6345 which is generated during the LTO link portion of the compile when building
6346 with `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6347 so these are only present in a combined summary index.
6349 Example:
6351 .. code-block:: text
6353     ^4 = typeid: (name: "_ZTS1A", summary: (typeTestRes: (kind: allOnes, sizeM1BitWidth: 7[, alignLog2: 0]?[, sizeM1: 0]?[, bitMask: 0]?[, inlineBits: 0]?)[, WpdResolutions]?)) ; guid = 7004155349499253778
6355 The ``typeTestRes`` gives the type test resolution ``kind`` (which may
6356 be ``unsat``, ``byteArray``, ``inline``, ``single``, or ``allOnes``), and
6357 the ``size-1`` bit width. It is followed by optional flags, which default to 0,
6358 and an optional WpdResolutions (whole program devirtualization resolution)
6359 field that looks like:
6361 .. code-block:: text
6363     wpdResolutions: ((offset: 0, WpdRes)[, (offset: 1, WpdRes)]*
6365 where each entry is a mapping from the given byte offset to the whole-program
6366 devirtualization resolution WpdRes, that has one of the following formats:
6368 .. code-block:: text
6370     wpdRes: (kind: branchFunnel)
6371     wpdRes: (kind: singleImpl, singleImplName: "_ZN1A1nEi")
6372     wpdRes: (kind: indir)
6374 Additionally, each wpdRes has an optional ``resByArg`` field, which
6375 describes the resolutions for calls with all constant integer arguments:
6377 .. code-block:: text
6379     resByArg: (ResByArg[, ResByArg]*)
6381 where ResByArg is:
6383 .. code-block:: text
6385     args: (Arg[, Arg]*), byArg: (kind: UniformRetVal[, info: 0][, byte: 0][, bit: 0])
6387 Where the ``kind`` can be ``Indir``, ``UniformRetVal``, ``UniqueRetVal``
6388 or ``VirtualConstProp``. The ``info`` field is only used if the kind
6389 is ``UniformRetVal`` (indicates the uniform return value), or
6390 ``UniqueRetVal`` (holds the return value associated with the unique vtable
6391 (0 or 1)). The ``byte`` and ``bit`` fields are only used if the target does
6392 not support the use of absolute symbols to store constants.
6394 .. _intrinsicglobalvariables:
6396 Intrinsic Global Variables
6397 ==========================
6399 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
6400 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
6401 All globals of this sort should have a section specified as
6402 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
6403 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
6405 .. _gv_llvmused:
6407 The '``llvm.used``' Global Variable
6408 -----------------------------------
6410 The ``@llvm.used`` global is an array which has
6411 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
6412 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
6413 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
6414 use of it is:
6416 .. code-block:: llvm
6418     @X = global i8 4
6419     @Y = global i32 123
6421     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
6422        i8* @X,
6423        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
6424     ], section "llvm.metadata"
6426 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
6427 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
6428 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
6429 a variable has internal linkage and no references other than that from the
6430 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
6431 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
6432 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
6434 On some targets, the code generator must emit a directive to the
6435 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
6436 molesting the symbol.
6438 .. _gv_llvmcompilerused:
6440 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
6441 --------------------------------------------
6443 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
6444 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
6445 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
6446 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
6447 by ``@llvm.used``.
6449 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
6450 and should not be exposed to source languages.
6452 .. _gv_llvmglobalctors:
6454 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
6455 -------------------------------------------
6457 .. code-block:: llvm
6459     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6460     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
6462 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
6463 functions, priorities, and an optional associated global or function.
6464 The functions referenced by this array will be called in ascending order
6465 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
6466 functions with the same priority is not defined.
6468 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
6469 or function, the initializer function will only run if the associated
6470 data from the current module is not discarded.
6472 .. _llvmglobaldtors:
6474 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
6475 -------------------------------------------
6477 .. code-block:: llvm
6479     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6480     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
6482 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
6483 functions, priorities, and an optional associated global or function.
6484 The functions referenced by this array will be called in descending
6485 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
6486 order of functions with the same priority is not defined.
6488 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
6489 or function, the destructor function will only run if the associated
6490 data from the current module is not discarded.
6492 Instruction Reference
6493 =====================
6495 The LLVM instruction set consists of several different classifications
6496 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
6497 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
6498 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
6499 :ref:`other instructions <otherops>`.
6501 .. _terminators:
6503 Terminator Instructions
6504 -----------------------
6506 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
6507 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
6508 block should be executed after the current block is finished. These
6509 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
6510 control flow, not values (the one exception being the
6511 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
6513 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
6514 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
6515 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
6516 ':ref:`callbr <i_callbr>`'
6517 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
6518 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
6519 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
6520 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
6522 .. _i_ret:
6524 '``ret``' Instruction
6525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6527 Syntax:
6528 """""""
6532       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
6533       ret void                 ; Return from void function
6535 Overview:
6536 """""""""
6538 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
6539 a value) from a function back to the caller.
6541 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
6542 value and then causes control flow, and one that just causes control
6543 flow to occur.
6545 Arguments:
6546 """"""""""
6548 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
6549 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
6550 class <t_firstclass>`' type.
6552 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it has a non-void
6553 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
6554 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
6555 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
6556 value.
6558 Semantics:
6559 """"""""""
6561 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
6562 the calling function's context. If the caller is a
6563 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
6564 instruction after the call. If the caller was an
6565 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
6566 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
6567 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
6568 value.
6570 Example:
6571 """"""""
6573 .. code-block:: llvm
6575       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
6576       ret void                        ; Return from a void function
6577       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
6579 .. _i_br:
6581 '``br``' Instruction
6582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6584 Syntax:
6585 """""""
6589       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
6590       br label <dest>          ; Unconditional branch
6592 Overview:
6593 """""""""
6595 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
6596 different basic block in the current function. There are two forms of
6597 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
6598 unconditional branch.
6600 Arguments:
6601 """"""""""
6603 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
6604 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
6605 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
6607 Semantics:
6608 """"""""""
6610 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
6611 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
6612 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
6613 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
6615 Example:
6616 """"""""
6618 .. code-block:: llvm
6620     Test:
6621       %cond = icmp eq i32 %a, %b
6622       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
6623     IfEqual:
6624       ret i32 1
6625     IfUnequal:
6626       ret i32 0
6628 .. _i_switch:
6630 '``switch``' Instruction
6631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6633 Syntax:
6634 """""""
6638       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
6640 Overview:
6641 """""""""
6643 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
6644 several different places. It is a generalization of the '``br``'
6645 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
6646 destinations.
6648 Arguments:
6649 """"""""""
6651 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
6652 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
6653 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
6654 is not allowed to contain duplicate constant entries.
6656 Semantics:
6657 """"""""""
6659 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
6660 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
6661 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
6662 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
6663 to the default destination.
6665 Implementation:
6666 """""""""""""""
6668 Depending on properties of the target machine and the particular
6669 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
6670 different ways. For example, it could be generated as a series of
6671 chained conditional branches or with a lookup table.
6673 Example:
6674 """"""""
6676 .. code-block:: llvm
6678      ; Emulate a conditional br instruction
6679      %Val = zext i1 %value to i32
6680      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
6682      ; Emulate an unconditional br instruction
6683      switch i32 0, label %dest [ ]
6685      ; Implement a jump table:
6686      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
6687                                          i32 1, label %onone
6688                                          i32 2, label %ontwo ]
6690 .. _i_indirectbr:
6692 '``indirectbr``' Instruction
6693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6695 Syntax:
6696 """""""
6700       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
6702 Overview:
6703 """""""""
6705 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6706 label within the current function, whose address is specified by
6707 "``address``". Address must be derived from a
6708 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6710 Arguments:
6711 """"""""""
6713 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6714 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6715 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6716 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6718 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6719 accurate understanding of the CFG.
6721 Semantics:
6722 """"""""""
6724 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6725 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6726 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
6727 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
6729 Implementation:
6730 """""""""""""""
6732 This is typically implemented with a jump through a register.
6734 Example:
6735 """"""""
6737 .. code-block:: llvm
6739      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
6741 .. _i_invoke:
6743 '``invoke``' Instruction
6744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6746 Syntax:
6747 """""""
6751       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6752                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
6754 Overview:
6755 """""""""
6757 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
6758 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6759 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
6760 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
6761 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
6762 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
6763 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
6764 nearest "exception" label.
6766 The '``exception``' label is a `landing
6767 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
6768 '``exception``' label is required to have the
6769 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
6770 information about the behavior of the program after unwinding happens,
6771 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
6772 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
6773 instruction, so that the important information contained within the
6774 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
6776 Arguments:
6777 """"""""""
6779 This instruction requires several arguments:
6781 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6782    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6783    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6784 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6785    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6786    are valid here.
6787 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
6788    of the called function. If it is not specified, the program address space
6789    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
6790 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6791    type of the return value. Functions that return no value are marked
6792    ``void``.
6793 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
6794    argument types must match the types implied by this signature. This
6795    type can be omitted if the function is not varargs.
6796 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6797    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6798    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6799    to function value.
6800 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6801    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6802    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6803    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6804    extra arguments can be specified.
6805 #. '``normal label``': the label reached when the called function
6806    executes a '``ret``' instruction.
6807 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
6808    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
6809    mechanism.
6810 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
6811 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
6813 Semantics:
6814 """"""""""
6816 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
6817 instruction in most regards. The primary difference is that it
6818 establishes an association with a label, which is used by the runtime
6819 library to unwind the stack.
6821 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
6822 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
6823 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
6824 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
6826 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
6827 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
6828 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
6829 return value is available.
6831 Example:
6832 """"""""
6834 .. code-block:: llvm
6836       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
6837                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6838       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
6839                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6841 .. _i_callbr:
6843 '``callbr``' Instruction
6844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6846 Syntax:
6847 """""""
6851       <result> = callbr [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6852                     [operand bundles] to label <normal label> or jump [other labels]
6854 Overview:
6855 """""""""
6857 The '``callbr``' instruction causes control to transfer to a specified
6858 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6859 '``normal``' label or one of the '``other``' labels.
6861 This instruction should only be used to implement the "goto" feature of gcc
6862 style inline assembly. Any other usage is an error in the IR verifier.
6864 Arguments:
6865 """"""""""
6867 This instruction requires several arguments:
6869 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6870    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6871    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6872 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6873    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6874    are valid here.
6875 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
6876    of the called function. If it is not specified, the program address space
6877    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
6878 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6879    type of the return value. Functions that return no value are marked
6880    ``void``.
6881 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
6882    argument types must match the types implied by this signature. This
6883    type can be omitted if the function is not varargs.
6884 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6885    be called. In most cases, this is a direct function call, but
6886    indirect ``callbr``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6887    to function value.
6888 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6889    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6890    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6891    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6892    extra arguments can be specified.
6893 #. '``normal label``': the label reached when the called function
6894    executes a '``ret``' instruction.
6895 #. '``other labels``': the labels reached when a callee transfers control
6896    to a location other than the normal '``normal label``'
6897 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
6898 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
6900 Semantics:
6901 """"""""""
6903 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
6904 instruction in most regards. The primary difference is that it
6905 establishes an association with additional labels to define where control
6906 flow goes after the call.
6908 The only use of this today is to implement the "goto" feature of gcc inline
6909 assembly where additional labels can be provided as locations for the inline
6910 assembly to jump to.
6912 Example:
6913 """"""""
6915 .. code-block:: text
6917       callbr void asm "", "r,x"(i32 %x, i8 *blockaddress(@foo, %fail))
6918                   to label %normal or jump [label %fail]
6920 .. _i_resume:
6922 '``resume``' Instruction
6923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6925 Syntax:
6926 """""""
6930       resume <type> <value>
6932 Overview:
6933 """""""""
6935 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
6936 successors.
6938 Arguments:
6939 """"""""""
6941 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
6942 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
6943 function.
6945 Semantics:
6946 """"""""""
6948 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
6949 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
6950 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
6952 Example:
6953 """"""""
6955 .. code-block:: llvm
6957       resume { i8*, i32 } %exn
6959 .. _i_catchswitch:
6961 '``catchswitch``' Instruction
6962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6964 Syntax:
6965 """""""
6969       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
6970       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
6972 Overview:
6973 """""""""
6975 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
6976 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
6977 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
6979 Arguments:
6980 """"""""""
6982 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
6983 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
6984 this operand may be the token ``none``.
6986 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
6987 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
6988 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
6989 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6991 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
6992 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
6994 Semantics:
6995 """"""""""
6997 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
6998 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
6999 present.
7001 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
7002 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
7003 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
7005 Example:
7006 """"""""
7008 .. code-block:: text
7010     dispatch1:
7011       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
7012     dispatch2:
7013       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
7015 .. _i_catchret:
7017 '``catchret``' Instruction
7018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7020 Syntax:
7021 """""""
7025       catchret from <token> to label <normal>
7027 Overview:
7028 """""""""
7030 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
7031 single successor.
7034 Arguments:
7035 """"""""""
7037 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
7038 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
7039 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
7040 transfer to next.
7042 Semantics:
7043 """"""""""
7045 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
7046 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
7047 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
7048 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
7049 ``normal``.
7051 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
7052 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
7053 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
7054 the ``catchret``'s behavior is undefined.
7056 Example:
7057 """"""""
7059 .. code-block:: text
7061       catchret from %catch label %continue
7063 .. _i_cleanupret:
7065 '``cleanupret``' Instruction
7066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7068 Syntax:
7069 """""""
7073       cleanupret from <value> unwind label <continue>
7074       cleanupret from <value> unwind to caller
7076 Overview:
7077 """""""""
7079 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
7080 an optional successor.
7083 Arguments:
7084 """"""""""
7086 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
7087 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
7088 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
7089 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
7090 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
7092 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
7093 which must be the label of another basic block beginning with either a
7094 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
7095 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
7096 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
7098 Semantics:
7099 """"""""""
7101 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
7102 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
7103 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
7104 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
7106 Example:
7107 """"""""
7109 .. code-block:: text
7111       cleanupret from %cleanup unwind to caller
7112       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
7114 .. _i_unreachable:
7116 '``unreachable``' Instruction
7117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7119 Syntax:
7120 """""""
7124       unreachable
7126 Overview:
7127 """""""""
7129 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
7130 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
7131 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
7132 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
7134 Semantics:
7135 """"""""""
7137 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
7139 .. _unaryops:
7141 Unary Operations
7142 -----------------
7144 Unary operators require a single operand, execute an operation on
7145 it, and produce a single value. The operand might represent multiple
7146 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7147 result value has the same type as its operand.
7149 .. _i_fneg:
7151 '``fneg``' Instruction
7152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7154 Syntax:
7155 """""""
7159       <result> = fneg [fast-math flags]* <ty> <op1>   ; yields ty:result
7161 Overview:
7162 """""""""
7164 The '``fneg``' instruction returns the negation of its operand.
7166 Arguments:
7167 """"""""""
7169 The argument to the '``fneg``' instruction must be a
7170 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7171 floating-point values.
7173 Semantics:
7174 """"""""""
7176 The value produced is a copy of the operand with its sign bit flipped.
7177 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7178 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7179 unsafe floating-point optimizations:
7181 Example:
7182 """"""""
7184 .. code-block:: text
7186       <result> = fneg float %val          ; yields float:result = -%var
7188 .. _binaryops:
7190 Binary Operations
7191 -----------------
7193 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
7194 They require two operands of the same type, execute an operation on
7195 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
7196 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7197 result value has the same type as its operands.
7199 There are several different binary operators:
7201 .. _i_add:
7203 '``add``' Instruction
7204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7206 Syntax:
7207 """""""
7211       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7212       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7213       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7214       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7216 Overview:
7217 """""""""
7219 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
7221 Arguments:
7222 """"""""""
7224 The two arguments to the '``add``' instruction must be
7225 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7226 arguments must have identical types.
7228 Semantics:
7229 """"""""""
7231 The value produced is the integer sum of the two operands.
7233 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
7234 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7235 the result.
7237 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7238 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7240 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7241 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7242 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7243 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7245 Example:
7246 """"""""
7248 .. code-block:: text
7250       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
7252 .. _i_fadd:
7254 '``fadd``' Instruction
7255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7257 Syntax:
7258 """""""
7262       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7264 Overview:
7265 """""""""
7267 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
7269 Arguments:
7270 """"""""""
7272 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be
7273 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7274 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7276 Semantics:
7277 """"""""""
7279 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
7280 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7281 environment <floatenv>`.
7282 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7283 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7284 unsafe floating-point optimizations:
7286 Example:
7287 """"""""
7289 .. code-block:: text
7291       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
7293 '``sub``' Instruction
7294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7296 Syntax:
7297 """""""
7301       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7302       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7303       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7304       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7306 Overview:
7307 """""""""
7309 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
7311 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
7312 instruction present in most other intermediate representations.
7314 Arguments:
7315 """"""""""
7317 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
7318 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7319 arguments must have identical types.
7321 Semantics:
7322 """"""""""
7324 The value produced is the integer difference of the two operands.
7326 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
7327 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7328 the result.
7330 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7331 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7333 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7334 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7335 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7336 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7338 Example:
7339 """"""""
7341 .. code-block:: text
7343       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
7344       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
7346 .. _i_fsub:
7348 '``fsub``' Instruction
7349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7351 Syntax:
7352 """""""
7356       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7358 Overview:
7359 """""""""
7361 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
7363 Arguments:
7364 """"""""""
7366 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be
7367 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7368 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7370 Semantics:
7371 """"""""""
7373 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
7374 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7375 environment <floatenv>`.
7376 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7377 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7378 unsafe floating-point optimizations:
7380 Example:
7381 """"""""
7383 .. code-block:: text
7385       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
7386       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
7388 '``mul``' Instruction
7389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7391 Syntax:
7392 """""""
7396       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7397       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7398       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7399       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7401 Overview:
7402 """""""""
7404 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
7406 Arguments:
7407 """"""""""
7409 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
7410 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7411 arguments must have identical types.
7413 Semantics:
7414 """"""""""
7416 The value produced is the integer product of the two operands.
7418 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
7419 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
7420 bit width of the result.
7422 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
7423 result is the same width as the operands, this instruction returns the
7424 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
7425 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
7426 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
7427 product.
7429 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7430 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7431 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7432 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7434 Example:
7435 """"""""
7437 .. code-block:: text
7439       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
7441 .. _i_fmul:
7443 '``fmul``' Instruction
7444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7446 Syntax:
7447 """""""
7451       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7453 Overview:
7454 """""""""
7456 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
7458 Arguments:
7459 """"""""""
7461 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be
7462 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7463 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7465 Semantics:
7466 """"""""""
7468 The value produced is the floating-point product of the two operands.
7469 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7470 environment <floatenv>`.
7471 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7472 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7473 unsafe floating-point optimizations:
7475 Example:
7476 """"""""
7478 .. code-block:: text
7480       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
7482 '``udiv``' Instruction
7483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7485 Syntax:
7486 """""""
7490       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7491       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7493 Overview:
7494 """""""""
7496 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7498 Arguments:
7499 """"""""""
7501 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
7502 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7503 arguments must have identical types.
7505 Semantics:
7506 """"""""""
7508 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
7510 Note that unsigned integer division and signed integer division are
7511 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
7513 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7514 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7517 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
7518 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
7519 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
7521 Example:
7522 """"""""
7524 .. code-block:: text
7526       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7528 '``sdiv``' Instruction
7529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7531 Syntax:
7532 """""""
7536       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7537       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7539 Overview:
7540 """""""""
7542 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7544 Arguments:
7545 """"""""""
7547 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
7548 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7549 arguments must have identical types.
7551 Semantics:
7552 """"""""""
7554 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
7555 rounded towards zero.
7557 Note that signed integer division and unsigned integer division are
7558 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
7560 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7561 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7562 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7563 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
7565 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
7566 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
7568 Example:
7569 """"""""
7571 .. code-block:: text
7573       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7575 .. _i_fdiv:
7577 '``fdiv``' Instruction
7578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7580 Syntax:
7581 """""""
7585       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7587 Overview:
7588 """""""""
7590 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7592 Arguments:
7593 """"""""""
7595 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be
7596 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7597 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7599 Semantics:
7600 """"""""""
7602 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
7603 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7604 environment <floatenv>`.
7605 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7606 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7607 unsafe floating-point optimizations:
7609 Example:
7610 """"""""
7612 .. code-block:: text
7614       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
7616 '``urem``' Instruction
7617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7619 Syntax:
7620 """""""
7624       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7626 Overview:
7627 """""""""
7629 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
7630 division of its two arguments.
7632 Arguments:
7633 """"""""""
7635 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
7636 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7637 arguments must have identical types.
7639 Semantics:
7640 """"""""""
7642 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
7643 This instruction always performs an unsigned division to get the
7644 remainder.
7646 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
7647 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
7649 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7650 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7651 undefined behavior.
7653 Example:
7654 """"""""
7656 .. code-block:: text
7658       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7660 '``srem``' Instruction
7661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7663 Syntax:
7664 """""""
7668       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7670 Overview:
7671 """""""""
7673 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
7674 division of its two operands. This instruction can also take
7675 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
7676 must be integers.
7678 Arguments:
7679 """"""""""
7681 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
7682 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7683 arguments must have identical types.
7685 Semantics:
7686 """"""""""
7688 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
7689 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
7690 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
7691 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
7692 difference, see `The Math
7693 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
7694 table of how this is implemented in various languages, please see
7695 `Wikipedia: modulo
7696 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
7698 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
7699 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
7701 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7702 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7703 undefined behavior.
7704 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7705 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
7706 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
7707 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
7708 result of the division and the remainder.)
7710 Example:
7711 """"""""
7713 .. code-block:: text
7715       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7717 .. _i_frem:
7719 '``frem``' Instruction
7720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7722 Syntax:
7723 """""""
7727       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7729 Overview:
7730 """""""""
7732 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
7733 its two operands.
7735 Arguments:
7736 """"""""""
7738 The two arguments to the '``frem``' instruction must be
7739 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7740 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7742 Semantics:
7743 """"""""""
7745 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
7746 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
7747 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the
7748 dividend.
7749 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7750 environment <floatenv>`.
7751 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7752 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7753 unsafe floating-point optimizations:
7755 Example:
7756 """"""""
7758 .. code-block:: text
7760       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
7762 .. _bitwiseops:
7764 Bitwise Binary Operations
7765 -------------------------
7767 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
7768 in a program. They are generally very efficient instructions and can
7769 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
7770 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
7771 single value. The resulting value is the same type as its operands.
7773 '``shl``' Instruction
7774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7776 Syntax:
7777 """""""
7781       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
7782       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7783       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7784       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7786 Overview:
7787 """""""""
7789 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
7790 a specified number of bits.
7792 Arguments:
7793 """"""""""
7795 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
7796 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7797 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7799 Semantics:
7800 """"""""""
7802 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
7803 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
7804 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
7805 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7806 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
7807 by the corresponding shift amount in ``op2``.
7809 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7810 value if it shifts out any non-zero bits.
7811 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7812 value if it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
7814 Example:
7815 """"""""
7817 .. code-block:: text
7819       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
7820       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
7821       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
7822       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
7823       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
7825 '``lshr``' Instruction
7826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7828 Syntax:
7829 """""""
7833       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7834       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7836 Overview:
7837 """""""""
7839 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
7840 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
7842 Arguments:
7843 """"""""""
7845 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
7846 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7847 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7849 Semantics:
7850 """"""""""
7852 This instruction always performs a logical shift right operation. The
7853 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
7854 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7855 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7856 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7857 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7859 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
7860 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7862 Example:
7863 """"""""
7865 .. code-block:: text
7867       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7868       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7869       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7870       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
7871       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
7872       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
7874 '``ashr``' Instruction
7875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7877 Syntax:
7878 """""""
7882       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7883       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7885 Overview:
7886 """""""""
7888 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
7889 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
7890 extension.
7892 Arguments:
7893 """"""""""
7895 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
7896 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7897 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7899 Semantics:
7900 """"""""""
7902 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
7903 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
7904 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7905 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7906 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7907 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7909 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
7910 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7912 Example:
7913 """"""""
7915 .. code-block:: text
7917       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7918       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7919       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7920       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
7921       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
7922       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
7924 '``and``' Instruction
7925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7927 Syntax:
7928 """""""
7932       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7934 Overview:
7935 """""""""
7937 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
7938 operands.
7940 Arguments:
7941 """"""""""
7943 The two arguments to the '``and``' instruction must be
7944 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7945 arguments must have identical types.
7947 Semantics:
7948 """"""""""
7950 The truth table used for the '``and``' instruction is:
7952 +-----+-----+-----+
7953 | In0 | In1 | Out |
7954 +-----+-----+-----+
7955 |   0 |   0 |   0 |
7956 +-----+-----+-----+
7957 |   0 |   1 |   0 |
7958 +-----+-----+-----+
7959 |   1 |   0 |   0 |
7960 +-----+-----+-----+
7961 |   1 |   1 |   1 |
7962 +-----+-----+-----+
7964 Example:
7965 """"""""
7967 .. code-block:: text
7969       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
7970       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
7971       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
7973 '``or``' Instruction
7974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7976 Syntax:
7977 """""""
7981       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7983 Overview:
7984 """""""""
7986 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
7987 two operands.
7989 Arguments:
7990 """"""""""
7992 The two arguments to the '``or``' instruction must be
7993 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7994 arguments must have identical types.
7996 Semantics:
7997 """"""""""
7999 The truth table used for the '``or``' instruction is:
8001 +-----+-----+-----+
8002 | In0 | In1 | Out |
8003 +-----+-----+-----+
8004 |   0 |   0 |   0 |
8005 +-----+-----+-----+
8006 |   0 |   1 |   1 |
8007 +-----+-----+-----+
8008 |   1 |   0 |   1 |
8009 +-----+-----+-----+
8010 |   1 |   1 |   1 |
8011 +-----+-----+-----+
8013 Example:
8014 """"""""
8018       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
8019       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
8020       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
8022 '``xor``' Instruction
8023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8025 Syntax:
8026 """""""
8030       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8032 Overview:
8033 """""""""
8035 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
8036 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
8037 complement" operation, which is the "~" operator in C.
8039 Arguments:
8040 """"""""""
8042 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
8043 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8044 arguments must have identical types.
8046 Semantics:
8047 """"""""""
8049 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
8051 +-----+-----+-----+
8052 | In0 | In1 | Out |
8053 +-----+-----+-----+
8054 |   0 |   0 |   0 |
8055 +-----+-----+-----+
8056 |   0 |   1 |   1 |
8057 +-----+-----+-----+
8058 |   1 |   0 |   1 |
8059 +-----+-----+-----+
8060 |   1 |   1 |   0 |
8061 +-----+-----+-----+
8063 Example:
8064 """"""""
8066 .. code-block:: text
8068       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
8069       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
8070       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
8071       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
8073 Vector Operations
8074 -----------------
8076 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
8077 target-independent manner. These instructions cover the element-access
8078 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
8079 While LLVM does directly support these vector operations, many
8080 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
8081 take full advantage of a specific target.
8083 .. _i_extractelement:
8085 '``extractelement``' Instruction
8086 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8088 Syntax:
8089 """""""
8093       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
8095 Overview:
8096 """""""""
8098 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
8099 from a vector at a specified index.
8101 Arguments:
8102 """"""""""
8104 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
8105 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
8106 the position from which to extract the element. The index may be a
8107 variable of any integer type.
8109 Semantics:
8110 """"""""""
8112 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
8113 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
8114 exceeds the length of ``val``, the result is a
8115 :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8117 Example:
8118 """"""""
8120 .. code-block:: text
8122       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
8124 .. _i_insertelement:
8126 '``insertelement``' Instruction
8127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8129 Syntax:
8130 """""""
8134       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
8136 Overview:
8137 """""""""
8139 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
8140 vector at a specified index.
8142 Arguments:
8143 """"""""""
8145 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
8146 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
8147 type must equal the element type of the first operand. The third operand
8148 is an index indicating the position at which to insert the value. The
8149 index may be a variable of any integer type.
8151 Semantics:
8152 """"""""""
8154 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
8155 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
8156 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the result
8157 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8159 Example:
8160 """"""""
8162 .. code-block:: text
8164       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
8166 .. _i_shufflevector:
8168 '``shufflevector``' Instruction
8169 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8171 Syntax:
8172 """""""
8176       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
8178 Overview:
8179 """""""""
8181 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
8182 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
8183 the input and length that is the same as the shuffle mask.
8185 Arguments:
8186 """"""""""
8188 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
8189 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
8190 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
8191 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
8192 same as the element type of the first two operands.
8194 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
8195 constant integer or undef values.
8197 Semantics:
8198 """"""""""
8200 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
8201 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
8202 element of the result vector, which element of the two input vectors the
8203 result element gets. If the shuffle mask is undef, the result vector is
8204 undef. If any element of the mask operand is undef, that element of the
8205 result is undef. If the shuffle mask selects an undef element from one
8206 of the input vectors, the resulting element is undef.
8208 Example:
8209 """"""""
8211 .. code-block:: text
8213       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8214                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
8215       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
8216                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
8217       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
8218                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
8219       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8220                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
8222 Aggregate Operations
8223 --------------------
8225 LLVM supports several instructions for working with
8226 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
8228 .. _i_extractvalue:
8230 '``extractvalue``' Instruction
8231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8233 Syntax:
8234 """""""
8238       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
8240 Overview:
8241 """""""""
8243 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
8244 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8246 Arguments:
8247 """"""""""
8249 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
8250 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
8251 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
8252 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
8254 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
8256 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
8257    omitted and assumed to be zero.
8258 -  At least one index must be specified.
8259 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
8261 Semantics:
8262 """"""""""
8264 The result is the value at the position in the aggregate specified by
8265 the index operands.
8267 Example:
8268 """"""""
8270 .. code-block:: text
8272       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
8274 .. _i_insertvalue:
8276 '``insertvalue``' Instruction
8277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8279 Syntax:
8280 """""""
8284       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
8286 Overview:
8287 """""""""
8289 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
8290 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8292 Arguments:
8293 """"""""""
8295 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
8296 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
8297 a first-class value to insert. The following operands are constant
8298 indices indicating the position at which to insert the value in a
8299 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
8300 to insert must have the same type as the value identified by the
8301 indices.
8303 Semantics:
8304 """"""""""
8306 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
8307 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
8308 indices is that of ``elt``.
8310 Example:
8311 """"""""
8313 .. code-block:: llvm
8315       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
8316       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
8317       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
8319 .. _memoryops:
8321 Memory Access and Addressing Operations
8322 ---------------------------------------
8324 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
8325 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
8326 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
8327 memory in LLVM.
8329 .. _i_alloca:
8331 '``alloca``' Instruction
8332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8334 Syntax:
8335 """""""
8339       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
8341 Overview:
8342 """""""""
8344 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
8345 currently executing function, to be automatically released when this
8346 function returns to its caller. The object is always allocated in the
8347 address space for allocas indicated in the datalayout.
8349 Arguments:
8350 """"""""""
8352 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
8353 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
8354 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
8355 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
8356 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
8357 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
8358 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
8359 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
8360 boundary compatible with the type.
8362 '``type``' may be any sized type.
8364 Semantics:
8365 """"""""""
8367 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
8368 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
8369 memory is automatically released when the function returns. The
8370 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
8371 variables that must have an address available. When the function returns
8372 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
8373 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the returned pointer may not
8374 be unique. The order in which memory is allocated (ie., which way the stack
8375 grows) is not specified.
8377 Example:
8378 """"""""
8380 .. code-block:: llvm
8382       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
8383       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
8384       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
8385       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
8387 .. _i_load:
8389 '``load``' Instruction
8390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8392 Syntax:
8393 """""""
8397       <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>]
8398       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
8399       !<index> = !{ i32 1 }
8400       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
8401       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
8403 Overview:
8404 """""""""
8406 The '``load``' instruction is used to read from memory.
8408 Arguments:
8409 """"""""""
8411 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
8412 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
8413 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
8414 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
8415 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
8416 :ref:`volatile operations <volatile>`.
8418 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8419 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8420 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
8421 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8422 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8423 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8424 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8425 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
8426 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8427 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
8429 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8430 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8431 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8432 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8433 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8434 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
8435 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
8436 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
8437 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
8438 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
8439 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
8440 tools, so should not be accessed if the function has the
8441 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
8443 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
8444 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
8445 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
8446 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
8447 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
8448 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
8449 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
8451 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
8452 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8453 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
8454 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
8455 referenced by the load contains the same value at all points in the
8456 program where the memory location is known to be dereferenceable;
8457 otherwise, the behavior is undefined.
8459 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
8460  ``<index>`` corresponding to a metadata node with no entries.
8461  See ``invariant.group`` metadata.
8463 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
8464 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8465 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
8466 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
8467 never be null. If the value is null at runtime, the behavior is undefined.
8468 This is analogous to the ``nonnull`` attribute on parameters and return
8469 values. This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
8471 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
8472 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
8473 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
8474 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
8475 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
8476 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
8477 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
8478 to loads of a pointer type.
8480 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
8481 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
8482 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
8483 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
8484 dereferenceable or null.
8485 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
8486 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
8487 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
8488 to loads of a pointer type.
8490 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
8491 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
8492 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
8493 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
8494 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
8495 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
8496 This metadata can only be applied to loads of a pointer type. If the returned
8497 value is not appropriately aligned at runtime, the behavior is undefined.
8499 Semantics:
8500 """"""""""
8502 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
8503 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
8504 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8505 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
8506 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8507 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
8508 written using a store of the same type.
8510 Examples:
8511 """""""""
8513 .. code-block:: llvm
8515       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8516       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8517       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8519 .. _i_store:
8521 '``store``' Instruction
8522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8524 Syntax:
8525 """""""
8529       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
8530       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
8532 Overview:
8533 """""""""
8535 The '``store``' instruction is used to write to memory.
8537 Arguments:
8538 """"""""""
8540 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
8541 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
8542 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
8543 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8544 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
8545 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
8546 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
8547 structural type <t_opaque>`) can be stored.
8549 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8550 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8551 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
8552 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8553 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8554 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8555 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8556 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
8557 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8558 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
8560 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8561 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8562 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8563 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8564 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8565 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
8566 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
8567 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
8568 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
8569 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
8570 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
8571 races if another thread can access the same address. Introducing a
8572 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
8573 even in situations where a data race is known to not exist if the
8574 function has the ``sanitize_address`` attribute.
8576 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
8577 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
8578 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
8579 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
8580 be reused in the cache. The code generator may select special
8581 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
8582 x86.
8584 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
8585 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
8587 Semantics:
8588 """"""""""
8590 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
8591 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
8592 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
8593 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8594 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
8595 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8596 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
8597 belong to the type, but they will typically be overwritten.
8599 Example:
8600 """"""""
8602 .. code-block:: llvm
8604       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8605       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8606       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8608 .. _i_fence:
8610 '``fence``' Instruction
8611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8613 Syntax:
8614 """""""
8618       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
8620 Overview:
8621 """""""""
8623 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
8624 between operations.
8626 Arguments:
8627 """"""""""
8629 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
8630 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
8631 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
8633 Semantics:
8634 """"""""""
8636 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
8637 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
8638 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
8639 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
8640 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
8641 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
8642 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
8643 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
8644 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
8645 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
8646 *happens-before* edge.
8648 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
8649 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
8650 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
8652 A ``fence`` instruction can also take an optional
8653 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8655 Example:
8656 """"""""
8658 .. code-block:: text
8660       fence acquire                                        ; yields void
8661       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
8662       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
8664 .. _i_cmpxchg:
8666 '``cmpxchg``' Instruction
8667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8669 Syntax:
8670 """""""
8674       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
8676 Overview:
8677 """""""""
8679 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
8680 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
8681 equal, it tries to store a new value into the memory.
8683 Arguments:
8684 """"""""""
8686 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
8687 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
8688 address, and a new value to place at that address if the compared values
8689 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
8690 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
8691 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
8692 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
8693 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
8694 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
8695 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8697 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
8698 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
8699 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
8700 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
8701 ``release`` or ``acq_rel``.
8703 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
8704 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8706 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
8707 equal to the size in memory of the operand.
8709 Semantics:
8710 """"""""""
8712 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
8713 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
8714 written to the location. The original value at the location is returned,
8715 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
8717 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
8718 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
8719 matched.
8721 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
8722 if the value loaded equals ``cmp``.
8724 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
8725 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
8726 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
8728 Example:
8729 """"""""
8731 .. code-block:: llvm
8733     entry:
8734       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
8735       br label %loop
8737     loop:
8738       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
8739       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
8740       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
8741       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
8742       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
8743       br i1 %success, label %done, label %loop
8745     done:
8746       ...
8748 .. _i_atomicrmw:
8750 '``atomicrmw``' Instruction
8751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8753 Syntax:
8754 """""""
8758       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
8760 Overview:
8761 """""""""
8763 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
8765 Arguments:
8766 """"""""""
8768 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
8769 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
8770 operation. The operation must be one of the following keywords:
8772 -  xchg
8773 -  add
8774 -  sub
8775 -  and
8776 -  nand
8777 -  or
8778 -  xor
8779 -  max
8780 -  min
8781 -  umax
8782 -  umin
8783 -  fadd
8784 -  fsub
8786 For most of these operations, the type of '<value>' must be an integer
8787 type whose bit width is a power of two greater than or equal to eight
8788 and less than or equal to a target-specific size limit. For xchg, this
8789 may also be a floating point type with the same size constraints as
8790 integers.  For fadd/fsub, this must be a floating point type.  The
8791 type of the '``<pointer>``' operand must be a pointer to that type. If
8792 the ``atomicrmw`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8793 allowed to modify the number or order of execution of this
8794 ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8796 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
8797 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8799 Semantics:
8800 """"""""""
8802 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
8803 operand are atomically read, modified, and written back. The original
8804 value at the location is returned. The modification is specified by the
8805 operation argument:
8807 -  xchg: ``*ptr = val``
8808 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
8809 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
8810 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
8811 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
8812 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
8813 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
8814 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8815 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8816 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8817    comparison)
8818 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8819    comparison)
8820 - fadd: ``*ptr = *ptr + val`` (using floating point arithmetic)
8821 - fsub: ``*ptr = *ptr - val`` (using floating point arithmetic)
8823 Example:
8824 """"""""
8826 .. code-block:: llvm
8828       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
8830 .. _i_getelementptr:
8832 '``getelementptr``' Instruction
8833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8835 Syntax:
8836 """""""
8840       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8841       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8842       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
8844 Overview:
8845 """""""""
8847 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
8848 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
8849 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
8850 be used to calculate a vector of such addresses.
8852 Arguments:
8853 """"""""""
8855 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
8856 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
8857 base address to start from. The remaining arguments are indices
8858 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
8859 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
8860 into. The first index always indexes the pointer value given as the
8861 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
8862 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
8863 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
8864 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
8865 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
8866 would require loading the pointer before continuing calculation.
8868 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
8869 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
8870 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
8871 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
8872 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
8873 required to be constant. These integers are treated as signed values
8874 where relevant.
8876 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
8877 to LLVM:
8879 .. code-block:: c
8881     struct RT {
8882       char A;
8883       int B[10][20];
8884       char C;
8885     };
8886     struct ST {
8887       int X;
8888       double Y;
8889       struct RT Z;
8890     };
8892     int *foo(struct ST *s) {
8893       return &s[1].Z.B[5][13];
8894     }
8896 The LLVM code generated by Clang is:
8898 .. code-block:: llvm
8900     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
8901     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
8903     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
8904     entry:
8905       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
8906       ret i32* %arrayidx
8907     }
8909 Semantics:
8910 """"""""""
8912 In the example above, the first index is indexing into the
8913 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
8914 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
8915 indexes into the third element of the structure, yielding a
8916 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
8917 structure. The third index indexes into the second element of the
8918 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
8919 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
8920 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
8921 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
8923 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
8924 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
8925 for the given testcase is equivalent to:
8927 .. code-block:: llvm
8929     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
8930       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
8931       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
8932       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
8933       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
8934       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
8935       ret i32* %t5
8936     }
8938 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
8939 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
8940 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
8941 of the addresses that would be formed by successive addition of the
8942 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
8943 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
8944 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
8945 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
8946 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
8947 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
8948 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
8949 of the computations element-wise.
8951 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
8952 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
8953 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
8954 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
8955 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
8956 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
8957 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
8958 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
8959 information.
8961 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
8962 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
8963 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
8964 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
8965 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
8966 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
8967 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
8968 in the case where both operands are in the range of the element selected
8969 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
8970 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
8971 in constant ``getelementptr`` expressions.
8973 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
8974 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
8976 Example:
8977 """"""""
8979 .. code-block:: llvm
8981         ; yields [12 x i8]*:aptr
8982         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
8983         ; yields i8*:vptr
8984         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
8985         ; yields i8*:eptr
8986         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
8987         ; yields i32*:iptr
8988         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
8990 Vector of pointers:
8991 """""""""""""""""""
8993 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
8994 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
8995 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
8996 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
8998 .. code-block:: llvm
9000      ; All arguments are vectors:
9001      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
9002      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
9004      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
9005      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
9006      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
9008      ; Add distinct offsets to the same pointer:
9009      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
9010      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
9012      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
9014 The two following instructions are equivalent:
9016 .. code-block:: llvm
9018      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
9019        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
9020        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
9021        <4 x i32> %ind4,
9022        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
9024      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
9025        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
9027 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
9028 makes sense:
9030 .. code-block:: c
9032     // Let's assume that we vectorize the following loop:
9033     double *A, *B; int *C;
9034     for (int i = 0; i < size; ++i) {
9035       A[i] = B[C[i]];
9036     }
9038 .. code-block:: llvm
9040     ; get pointers for 8 elements from array B
9041     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
9042     ; load 8 elements from array B into A
9043     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
9044          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
9046 Conversion Operations
9047 ---------------------
9049 The instructions in this category are the conversion instructions
9050 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
9051 various bit conversions on the operand.
9053 .. _i_trunc:
9055 '``trunc .. to``' Instruction
9056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9058 Syntax:
9059 """""""
9063       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9065 Overview:
9066 """""""""
9068 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
9070 Arguments:
9071 """"""""""
9073 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
9074 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
9075 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9076 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
9077 types are not allowed.
9079 Semantics:
9080 """"""""""
9082 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
9083 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
9084 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
9085 It will always truncate bits.
9087 Example:
9088 """"""""
9090 .. code-block:: llvm
9092       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
9093       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
9094       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
9095       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
9097 .. _i_zext:
9099 '``zext .. to``' Instruction
9100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9102 Syntax:
9103 """""""
9107       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9109 Overview:
9110 """""""""
9112 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
9114 Arguments:
9115 """"""""""
9117 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
9118 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
9119 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9120 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
9122 Semantics:
9123 """"""""""
9125 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
9126 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
9128 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
9130 Example:
9131 """"""""
9133 .. code-block:: llvm
9135       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
9136       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
9137       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
9139 .. _i_sext:
9141 '``sext .. to``' Instruction
9142 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9144 Syntax:
9145 """""""
9149       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9151 Overview:
9152 """""""""
9154 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
9156 Arguments:
9157 """"""""""
9159 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
9160 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
9161 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9162 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
9164 Semantics:
9165 """"""""""
9167 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
9168 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
9169 of the type ``ty2``.
9171 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
9173 Example:
9174 """"""""
9176 .. code-block:: llvm
9178       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
9179       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
9180       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
9182 '``fptrunc .. to``' Instruction
9183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9185 Syntax:
9186 """""""
9190       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9192 Overview:
9193 """""""""
9195 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
9197 Arguments:
9198 """"""""""
9200 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9201 value to cast and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it to.
9202 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
9203 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
9205 Semantics:
9206 """"""""""
9208 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
9209 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating-point
9210 <t_floating>` type.
9211 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
9212 environment <floatenv>`.
9214 Example:
9215 """"""""
9217 .. code-block:: llvm
9219       %X = fptrunc double 16777217.0 to float    ; yields float:16777216.0
9220       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to half       ; yields half:+infinity
9222 '``fpext .. to``' Instruction
9223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9225 Syntax:
9226 """""""
9230       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9232 Overview:
9233 """""""""
9235 The '``fpext``' extends a floating-point ``value`` to a larger floating-point
9236 value.
9238 Arguments:
9239 """"""""""
9241 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9242 ``value`` to cast, and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it
9243 to. The source type must be smaller than the destination type.
9245 Semantics:
9246 """"""""""
9248 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
9249 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating-point
9250 <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
9251 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
9252 *no-op cast* for a floating-point cast.
9254 Example:
9255 """"""""
9257 .. code-block:: llvm
9259       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
9260       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
9262 '``fptoui .. to``' Instruction
9263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9265 Syntax:
9266 """""""
9270       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9272 Overview:
9273 """""""""
9275 The '``fptoui``' converts a floating-point ``value`` to its unsigned
9276 integer equivalent of type ``ty2``.
9278 Arguments:
9279 """"""""""
9281 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
9282 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9283 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9284 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9285 type with the same number of elements as ``ty``
9287 Semantics:
9288 """"""""""
9290 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating-point
9291 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9292 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9293 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9295 Example:
9296 """"""""
9298 .. code-block:: llvm
9300       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
9301       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
9302       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
9304 '``fptosi .. to``' Instruction
9305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9307 Syntax:
9308 """""""
9312       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9314 Overview:
9315 """""""""
9317 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating-point <t_floating>`
9318 ``value`` to type ``ty2``.
9320 Arguments:
9321 """"""""""
9323 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
9324 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9325 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9326 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9327 type with the same number of elements as ``ty``
9329 Semantics:
9330 """"""""""
9332 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating-point
9333 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9334 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9335 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9337 Example:
9338 """"""""
9340 .. code-block:: llvm
9342       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
9343       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
9344       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
9346 '``uitofp .. to``' Instruction
9347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9349 Syntax:
9350 """""""
9354       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9356 Overview:
9357 """""""""
9359 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
9360 and converts that value to the ``ty2`` type.
9362 Arguments:
9363 """"""""""
9365 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9366 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9367 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9368 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9369 type with the same number of elements as ``ty``
9371 Semantics:
9372 """"""""""
9374 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
9375 integer quantity and converts it to the corresponding floating-point
9376 value. If the value cannot be exactly represented, it is rounded using
9377 the default rounding mode.
9380 Example:
9381 """"""""
9383 .. code-block:: llvm
9385       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9386       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
9388 '``sitofp .. to``' Instruction
9389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9391 Syntax:
9392 """""""
9396       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9398 Overview:
9399 """""""""
9401 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
9402 converts that value to the ``ty2`` type.
9404 Arguments:
9405 """"""""""
9407 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9408 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9409 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9410 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9411 type with the same number of elements as ``ty``
9413 Semantics:
9414 """"""""""
9416 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
9417 quantity and converts it to the corresponding floating-point value. If the
9418 value cannot be exactly represented, it is rounded using the default rounding
9419 mode.
9421 Example:
9422 """"""""
9424 .. code-block:: llvm
9426       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9427       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
9429 .. _i_ptrtoint:
9431 '``ptrtoint .. to``' Instruction
9432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9434 Syntax:
9435 """""""
9439       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9441 Overview:
9442 """""""""
9444 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
9445 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
9447 Arguments:
9448 """"""""""
9450 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
9451 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
9452 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
9453 a vector of integers type.
9455 Semantics:
9456 """"""""""
9458 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
9459 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
9460 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
9461 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
9462 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
9463 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
9464 change.
9466 Example:
9467 """"""""
9469 .. code-block:: llvm
9471       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
9472       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
9473       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
9475 .. _i_inttoptr:
9477 '``inttoptr .. to``' Instruction
9478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9480 Syntax:
9481 """""""
9485       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9487 Overview:
9488 """""""""
9490 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
9491 pointer type, ``ty2``.
9493 Arguments:
9494 """"""""""
9496 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
9497 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
9498 type.
9500 Semantics:
9501 """"""""""
9503 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
9504 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
9505 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
9506 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
9507 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
9508 nothing is done (*no-op cast*).
9510 Example:
9511 """"""""
9513 .. code-block:: llvm
9515       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
9516       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
9517       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
9518       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
9520 .. _i_bitcast:
9522 '``bitcast .. to``' Instruction
9523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9525 Syntax:
9526 """""""
9530       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9532 Overview:
9533 """""""""
9535 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
9536 changing any bits.
9538 Arguments:
9539 """"""""""
9541 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
9542 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
9543 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
9544 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
9545 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
9546 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
9547 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
9548 long as they have the same size).
9550 Semantics:
9551 """"""""""
9553 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
9554 is always a *no-op cast* because no bits change with this
9555 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
9556 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
9557 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
9558 pointers) types with the same address space through this instruction.
9559 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
9560 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
9562 Example:
9563 """"""""
9565 .. code-block:: text
9567       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
9568       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
9569       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
9570       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
9572 .. _i_addrspacecast:
9574 '``addrspacecast .. to``' Instruction
9575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9577 Syntax:
9578 """""""
9582       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
9584 Overview:
9585 """""""""
9587 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
9588 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
9590 Arguments:
9591 """"""""""
9593 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
9594 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
9595 address space.
9597 Semantics:
9598 """"""""""
9600 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
9601 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
9602 value modification, depending on the target and the address space
9603 pair. Pointer conversions within the same address space must be
9604 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
9605 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
9606 location.
9608 Example:
9609 """"""""
9611 .. code-block:: llvm
9613       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
9614       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
9615       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
9617 .. _otherops:
9619 Other Operations
9620 ----------------
9622 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
9623 which defy better classification.
9625 .. _i_icmp:
9627 '``icmp``' Instruction
9628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9630 Syntax:
9631 """""""
9635       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
9637 Overview:
9638 """""""""
9640 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
9641 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
9642 pointer, or pointer vector operands.
9644 Arguments:
9645 """"""""""
9647 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9648 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9649 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9651 #. ``eq``: equal
9652 #. ``ne``: not equal
9653 #. ``ugt``: unsigned greater than
9654 #. ``uge``: unsigned greater or equal
9655 #. ``ult``: unsigned less than
9656 #. ``ule``: unsigned less or equal
9657 #. ``sgt``: signed greater than
9658 #. ``sge``: signed greater or equal
9659 #. ``slt``: signed less than
9660 #. ``sle``: signed less or equal
9662 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
9663 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
9664 must also be identical types.
9666 Semantics:
9667 """"""""""
9669 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
9670 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
9671 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
9673 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
9674    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9675 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
9676    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9677 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
9678    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
9679 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
9680    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9681 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
9682    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
9683 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
9684    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9685 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9686    if ``op1`` is greater than ``op2``.
9687 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9688    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9689 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9690    if ``op1`` is less than ``op2``.
9691 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9692    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9694 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
9695 are compared as if they were integers.
9697 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
9698 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
9699 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
9701 Example:
9702 """"""""
9704 .. code-block:: text
9706       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
9707       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
9708       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
9709       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
9710       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
9711       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
9713 .. _i_fcmp:
9715 '``fcmp``' Instruction
9716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9718 Syntax:
9719 """""""
9723       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
9725 Overview:
9726 """""""""
9728 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
9729 values based on comparison of its operands.
9731 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
9732 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
9734 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
9735 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
9736 compared.
9738 Arguments:
9739 """"""""""
9741 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9742 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9743 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9745 #. ``false``: no comparison, always returns false
9746 #. ``oeq``: ordered and equal
9747 #. ``ogt``: ordered and greater than
9748 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
9749 #. ``olt``: ordered and less than
9750 #. ``ole``: ordered and less than or equal
9751 #. ``one``: ordered and not equal
9752 #. ``ord``: ordered (no nans)
9753 #. ``ueq``: unordered or equal
9754 #. ``ugt``: unordered or greater than
9755 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
9756 #. ``ult``: unordered or less than
9757 #. ``ule``: unordered or less than or equal
9758 #. ``une``: unordered or not equal
9759 #. ``uno``: unordered (either nans)
9760 #. ``true``: no comparison, always returns true
9762 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
9763 that either operand may be a QNAN.
9765 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating-point
9766 <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating-point type.
9767 They must have identical types.
9769 Semantics:
9770 """"""""""
9772 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
9773 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
9774 vectors are compared element by element. Each comparison performed
9775 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
9777 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
9778 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9779    is equal to ``op2``.
9780 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9781    is greater than ``op2``.
9782 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9783    is greater than or equal to ``op2``.
9784 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9785    is less than ``op2``.
9786 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9787    is less than or equal to ``op2``.
9788 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9789    is not equal to ``op2``.
9790 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
9791 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9792    equal to ``op2``.
9793 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9794    greater than ``op2``.
9795 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9796    greater than or equal to ``op2``.
9797 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9798    less than ``op2``.
9799 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9800    less than or equal to ``op2``.
9801 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9802    not equal to ``op2``.
9803 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
9804 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
9806 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
9807 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9808 otherwise unsafe floating-point optimizations.
9810 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
9811 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
9812 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
9813 ``nnan``, ``ninf``, and ``reassoc``. See :ref:`fastmath` for more information.
9815 Example:
9816 """"""""
9818 .. code-block:: text
9820       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
9821       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9822       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9823       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
9825 .. _i_phi:
9827 '``phi``' Instruction
9828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9830 Syntax:
9831 """""""
9835       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
9837 Overview:
9838 """""""""
9840 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
9841 graph representing the function.
9843 Arguments:
9844 """"""""""
9846 The type of the incoming values is specified with the first type field.
9847 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
9848 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
9849 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
9850 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
9851 label arguments.
9853 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
9854 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
9855 block.
9857 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
9858 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
9859 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
9860 instruction's return value on the same edge).
9862 Semantics:
9863 """"""""""
9865 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
9866 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
9867 executed just prior to the current block.
9869 Example:
9870 """"""""
9872 .. code-block:: llvm
9874     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
9875       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
9876       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
9877       br label %Loop
9879 .. _i_select:
9881 '``select``' Instruction
9882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9884 Syntax:
9885 """""""
9889       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
9891       selty is either i1 or {<N x i1>}
9893 Overview:
9894 """""""""
9896 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
9897 condition, without IR-level branching.
9899 Arguments:
9900 """"""""""
9902 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
9903 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
9904 class <t_firstclass>` type.
9906 Semantics:
9907 """"""""""
9909 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
9910 the first value argument; otherwise, it returns the second value
9911 argument.
9913 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
9914 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
9916 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
9917 same size, then an entire vector is selected.
9919 Example:
9920 """"""""
9922 .. code-block:: llvm
9924       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
9926 .. _i_call:
9928 '``call``' Instruction
9929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9931 Syntax:
9932 """""""
9936       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)]
9937                  [<ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs] [ operand bundles ]
9939 Overview:
9940 """""""""
9942 The '``call``' instruction represents a simple function call.
9944 Arguments:
9945 """"""""""
9947 This instruction requires several arguments:
9949 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
9950    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
9951    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
9952    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
9953    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
9955    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
9956       recursive cycle in the call graph.
9957    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
9958       forwarded in place.
9960    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
9961    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
9962    varargs from the caller, while ``musttail`` implies that varargs from the
9963    caller are passed to the callee. Calls marked ``musttail`` must obey the
9964    following additional  rules:
9966    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
9967      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
9968    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
9969      produced by the call or void.
9970    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
9971      parameters or return types may differ in pointee type, but not
9972      in address space.
9973    - The calling conventions of the caller and callee must match.
9974    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
9975      returned, and inalloca, must match.
9976    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
9977      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
9978      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
9980    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
9981    the following conditions are met:
9983    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
9984    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
9985       uses value of call or is void).
9986    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
9987       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
9988    -  `Platform-specific constraints are
9989       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
9991 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
9992    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
9993    call optimization from being performed on the call.
9995 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
9996    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9997    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
9998    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
10000 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
10001    convention <callingconv>` the call should use. If none is
10002    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
10003    calling convention of the call must match the calling convention of
10004    the target function, or else the behavior is undefined.
10005 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
10006    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
10007    are valid here.
10008 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
10009    of the called function. If it is not specified, the program address space
10010    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
10011 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
10012    type of the return value. Functions that return no value are marked
10013    ``void``.
10014 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
10015    argument types must match the types implied by this signature. This
10016    type can be omitted if the function is not varargs.
10017 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
10018    be called. In most cases, this is a direct function call, but
10019    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
10020    to function value.
10021 #. '``function args``': argument list whose types match the function
10022    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
10023    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
10024    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
10025    extra arguments can be specified.
10026 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
10027 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
10029 Semantics:
10030 """"""""""
10032 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
10033 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
10034 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
10035 flow continues with the instruction after the function call, and the
10036 return value of the function is bound to the result argument.
10038 Example:
10039 """"""""
10041 .. code-block:: llvm
10043       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
10044       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
10045       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
10046       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
10047       call void %foo(i8 97 signext)
10049       %struct.A = type { i32, i8 }
10050       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
10051       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
10052       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
10053       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
10054       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
10056 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
10057 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
10058 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
10059 This is something we'd like to change in the future to provide better
10060 support for freestanding environments and non-C-based languages.
10062 .. _i_va_arg:
10064 '``va_arg``' Instruction
10065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10067 Syntax:
10068 """""""
10072       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
10074 Overview:
10075 """""""""
10077 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
10078 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
10079 the ``va_arg`` macro in C.
10081 Arguments:
10082 """"""""""
10084 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
10085 argument. It returns a value of the specified argument type and
10086 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
10087 type of ``va_list`` is target specific.
10089 Semantics:
10090 """"""""""
10092 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
10093 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
10094 the next argument. For more information, see the variable argument
10095 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
10097 It is legal for this instruction to be called in a function which does
10098 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
10099 function.
10101 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
10102 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
10104 Example:
10105 """"""""
10107 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
10109 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
10110 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
10111 types on any target.
10113 .. _i_landingpad:
10115 '``landingpad``' Instruction
10116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10118 Syntax:
10119 """""""
10123       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
10124       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
10126       <clause> := catch <type> <value>
10127       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
10129 Overview:
10130 """""""""
10132 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10133 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10134 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
10135 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
10136 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
10137 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
10139 Arguments:
10140 """"""""""
10142 The optional
10143 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
10145 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
10146 contains the global variable representing the "type" that may be caught
10147 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
10148 clause takes an array constant as its argument. Use
10149 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
10150 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
10151 the ``cleanup`` flag.
10153 Semantics:
10154 """"""""""
10156 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
10157 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
10158 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
10159 calling conventions, how the personality function results are
10160 represented in LLVM IR is target specific.
10162 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
10163 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
10164 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
10165 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10166 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
10167 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
10168 unwinding continues further up the call stack.
10170 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
10172 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
10173    of an '``invoke``' instruction.
10174 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
10175    first non-PHI instruction.
10176 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
10177    pad block.
10178 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
10179    '``landingpad``' instruction.
10181 Example:
10182 """"""""
10184 .. code-block:: llvm
10186       ;; A landing pad which can catch an integer.
10187       %res = landingpad { i8*, i32 }
10188                catch i8** @_ZTIi
10189       ;; A landing pad that is a cleanup.
10190       %res = landingpad { i8*, i32 }
10191                cleanup
10192       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
10193       %res = landingpad { i8*, i32 }
10194                catch i8** @_ZTIi
10195                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
10197 .. _i_catchpad:
10199 '``catchpad``' Instruction
10200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10202 Syntax:
10203 """""""
10207       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
10209 Overview:
10210 """""""""
10212 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10213 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10214 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
10215 control to catch an exception.
10217 Arguments:
10218 """"""""""
10220 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
10221 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
10222 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
10223 terminates in a ``catchswitch``.
10225 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
10226 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
10227 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
10228 the exception.
10230 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
10231 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
10232 pads.
10234 Semantics:
10235 """"""""""
10237 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
10238 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
10239 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
10240 entirely target and personality function-specific.
10242 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
10243 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
10245 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
10246 instructions is described in the
10247 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
10249 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10250 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10251 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10252 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10254 Example:
10255 """"""""
10257 .. code-block:: text
10259     dispatch:
10260       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
10261       ;; A catch block which can catch an integer.
10262     handler0:
10263       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
10265 .. _i_cleanuppad:
10267 '``cleanuppad``' Instruction
10268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10270 Syntax:
10271 """""""
10275       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
10277 Overview:
10278 """""""""
10280 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10281 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10282 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
10283 transfer control to run cleanup actions.
10284 The ``args`` correspond to whatever additional
10285 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
10286 execute the cleanup.
10287 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
10288 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
10289 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
10290 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
10291 this operand may be the token ``none``.
10293 Arguments:
10294 """"""""""
10296 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
10297 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
10299 Semantics:
10300 """"""""""
10302 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10303 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
10304 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
10305 As with calling conventions, how the personality function results are
10306 represented in LLVM IR is target specific.
10308 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
10310 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
10311    an exceptional instruction.
10312 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
10313    first non-PHI instruction.
10314 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
10315    cleanup block.
10316 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
10317    '``cleanuppad``' instruction.
10319 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10320 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10321 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10322 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10324 Example:
10325 """"""""
10327 .. code-block:: text
10329       %tok = cleanuppad within %cs []
10331 .. _intrinsics:
10333 Intrinsic Functions
10334 ===================
10336 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
10337 have well known names and semantics and are required to follow certain
10338 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
10339 for the LLVM language that does not require changing all of the
10340 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
10341 reader/writer, the parser, etc...).
10343 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
10344 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
10345 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
10346 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
10347 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
10348 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
10349 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
10350 are added that they be documented here.
10352 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
10353 represents a family of functions that perform the same operation but on
10354 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
10355 different integer types, overloading is used commonly to allow an
10356 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
10357 argument types or the result type can be overloaded to accept any
10358 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
10359 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
10360 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
10361 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
10362 argument or the result.
10364 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
10365 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
10366 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
10367 whose type is matched against another type do not. For example, the
10368 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
10369 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
10370 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
10371 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
10372 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
10373 type is matched against the return type, it does not require its own
10374 name suffix.
10376 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
10377 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
10379 .. _int_varargs:
10381 Variable Argument Handling Intrinsics
10382 -------------------------------------
10384 Variable argument support is defined in LLVM with the
10385 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
10386 functions. These functions are related to the similarly named macros
10387 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
10389 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
10390 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
10391 does not define what this type is, so all transformations should be
10392 prepared to handle these functions regardless of the type used.
10394 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
10395 variable argument handling intrinsic functions are used.
10397 .. code-block:: llvm
10399     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
10400     ; it is merely an i8*.
10401     %struct.va_list = type { i8* }
10403     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
10404     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
10406     define i32 @test(i32 %X, ...) {
10407       ; Initialize variable argument processing
10408       %ap = alloca %struct.va_list
10409       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
10410       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
10412       ; Read a single integer argument
10413       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
10415       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
10416       %aq = alloca i8*
10417       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
10418       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
10419       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
10421       ; Stop processing of arguments.
10422       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
10423       ret i32 %tmp
10424     }
10426     declare void @llvm.va_start(i8*)
10427     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
10428     declare void @llvm.va_end(i8*)
10430 .. _int_va_start:
10432 '``llvm.va_start``' Intrinsic
10433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10435 Syntax:
10436 """""""
10440       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
10442 Overview:
10443 """""""""
10445 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
10446 subsequent use by ``va_arg``.
10448 Arguments:
10449 """"""""""
10451 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10453 Semantics:
10454 """"""""""
10456 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
10457 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
10458 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
10459 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
10460 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
10461 to know the last argument of the function as the compiler can figure
10462 that out.
10464 '``llvm.va_end``' Intrinsic
10465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10467 Syntax:
10468 """""""
10472       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
10474 Overview:
10475 """""""""
10477 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
10478 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
10480 Arguments:
10481 """"""""""
10483 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
10485 Semantics:
10486 """"""""""
10488 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
10489 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
10490 element to which the argument points. Calls to
10491 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
10492 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
10493 ``llvm.va_end``.
10495 .. _int_va_copy:
10497 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
10498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10500 Syntax:
10501 """""""
10505       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
10507 Overview:
10508 """""""""
10510 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
10511 from the source argument list to the destination argument list.
10513 Arguments:
10514 """"""""""
10516 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10517 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
10519 Semantics:
10520 """"""""""
10522 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
10523 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
10524 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
10525 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
10526 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
10528 Accurate Garbage Collection Intrinsics
10529 --------------------------------------
10531 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
10532 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
10533 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
10534 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
10536 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
10537 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
10538 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
10539 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
10540 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
10541 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
10543 Experimental Statepoint Intrinsics
10544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10546 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
10547 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
10548 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
10549 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
10550 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
10551 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
10552 described in :doc:`Statepoints`.
10554 .. _int_gcroot:
10556 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
10557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10559 Syntax:
10560 """""""
10564       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
10566 Overview:
10567 """""""""
10569 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
10570 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
10572 Arguments:
10573 """"""""""
10575 The first argument specifies the address of a stack object that contains
10576 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
10577 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
10578 root.
10580 Semantics:
10581 """"""""""
10583 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
10584 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
10585 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
10586 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
10587 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
10589 .. _int_gcread:
10591 '``llvm.gcread``' Intrinsic
10592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10594 Syntax:
10595 """""""
10599       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
10601 Overview:
10602 """""""""
10604 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
10605 locations, allowing garbage collector implementations that require read
10606 barriers.
10608 Arguments:
10609 """"""""""
10611 The second argument is the address to read from, which should be an
10612 address allocated from the garbage collector. The first object is a
10613 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
10614 runtime (otherwise null).
10616 Semantics:
10617 """"""""""
10619 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
10620 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10621 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
10622 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10623 algorithm <gc>`.
10625 .. _int_gcwrite:
10627 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
10628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10630 Syntax:
10631 """""""
10635       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
10637 Overview:
10638 """""""""
10640 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
10641 locations, allowing garbage collector implementations that require write
10642 barriers (such as generational or reference counting collectors).
10644 Arguments:
10645 """"""""""
10647 The first argument is the reference to store, the second is the start of
10648 the object to store it to, and the third is the address of the field of
10649 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
10650 object, Obj may be null.
10652 Semantics:
10653 """"""""""
10655 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
10656 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10657 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
10658 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10659 algorithm <gc>`.
10661 Code Generator Intrinsics
10662 -------------------------
10664 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
10665 may only be implemented with code generator support.
10667 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
10668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10670 Syntax:
10671 """""""
10675       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
10677 Overview:
10678 """""""""
10680 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
10681 target-specific value indicating the return address of the current
10682 function or one of its callers.
10684 Arguments:
10685 """"""""""
10687 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10688 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
10689 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10690 value.
10692 Semantics:
10693 """"""""""
10695 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
10696 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
10697 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10698 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10699 used for debugging purposes.
10701 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10702 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10703 of the obvious source-language caller.
10705 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
10706 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10708 Syntax:
10709 """""""
10713       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
10715 Overview:
10716 """""""""
10718 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
10719 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
10720 current function is stored.
10722 Semantics:
10723 """"""""""
10725 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10726 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10727 of the obvious source-language caller.
10729 This intrinsic is only implemented for x86 and aarch64.
10731 '``llvm.sponentry``' Intrinsic
10732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10734 Syntax:
10735 """""""
10739       declare i8* @llvm.sponentry()
10741 Overview:
10742 """""""""
10744 The '``llvm.sponentry``' intrinsic returns the stack pointer value at
10745 the entry of the current function calling this intrinsic.
10747 Semantics:
10748 """"""""""
10750 Note this intrinsic is only verified on AArch64.
10752 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
10753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10755 Syntax:
10756 """""""
10760       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
10762 Overview:
10763 """""""""
10765 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
10766 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
10768 Arguments:
10769 """"""""""
10771 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10772 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
10773 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10774 value.
10776 Semantics:
10777 """"""""""
10779 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
10780 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
10781 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10782 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10783 used for debugging purposes.
10785 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10786 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10787 of the obvious source-language caller.
10789 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
10790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10792 Syntax:
10793 """""""
10797       declare void @llvm.localescape(...)
10798       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
10800 Overview:
10801 """""""""
10803 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
10804 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
10805 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
10806 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
10808 Arguments:
10809 """"""""""
10811 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
10812 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
10813 once, and it can only do so from the entry block.
10815 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
10816 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
10817 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
10818 other modules.
10820 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
10821 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
10822 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
10823 pointer in platform-specific ways.
10825 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
10826 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
10828 Semantics:
10829 """"""""""
10831 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
10832 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
10833 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
10834 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
10835 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
10836 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
10837 '``llvm.localrecover``'.
10839 .. _int_read_register:
10840 .. _int_write_register:
10842 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
10843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10845 Syntax:
10846 """""""
10850       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
10851       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
10852       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
10853       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
10854       !0 = !{!"sp\00"}
10856 Overview:
10857 """""""""
10859 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
10860 provides access to the named register. The register must be valid on
10861 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
10862 with the register being read.
10864 Semantics:
10865 """"""""""
10867 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
10868 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
10869 the current value of the register, where possible.
10871 This is useful to implement named register global variables that need
10872 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
10873 bare-metal programs including OS kernels.
10875 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
10876 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
10877 allocatable registers are not supported.
10879 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
10880 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
10881 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
10882 registers.
10884 .. _int_stacksave:
10886 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
10887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10889 Syntax:
10890 """""""
10894       declare i8* @llvm.stacksave()
10896 Overview:
10897 """""""""
10899 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
10900 of the function stack, for use with
10901 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
10902 implementing language features like scoped automatic variable sized
10903 arrays in C99.
10905 Semantics:
10906 """"""""""
10908 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
10909 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
10910 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
10911 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
10912 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
10913 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
10914 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
10916 .. _int_stackrestore:
10918 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
10919 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10921 Syntax:
10922 """""""
10926       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
10928 Overview:
10929 """""""""
10931 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
10932 the function stack to the state it was in when the corresponding
10933 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
10934 useful for implementing language features like scoped automatic variable
10935 sized arrays in C99.
10937 Semantics:
10938 """"""""""
10940 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
10942 .. _int_get_dynamic_area_offset:
10944 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
10945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10947 Syntax:
10948 """""""
10952       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
10953       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
10955 Overview:
10956 """""""""
10958       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
10959       get the offset from native stack pointer to the address of the most
10960       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
10961       intendend for use in combination with
10962       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
10963       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
10964       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
10966 Semantics:
10967 """"""""""
10969       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
10970       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
10971       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
10972       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
10973       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
10974       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
10975       one past the end of the most recent dynamic alloca.
10977       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10978       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
10979       compile-time-known constant value.
10981       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10982       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
10984 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
10985 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10987 Syntax:
10988 """""""
10992       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
10994 Overview:
10995 """""""""
10997 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
10998 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
10999 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
11000 its performance characteristics.
11002 Arguments:
11003 """"""""""
11005 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
11006 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
11007 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
11008 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
11009 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
11010 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
11011 arguments must be constant integers.
11013 Semantics:
11014 """"""""""
11016 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
11017 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
11018 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
11019 the processor cache for better performance.
11021 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
11022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11024 Syntax:
11025 """""""
11029       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
11031 Overview:
11032 """""""""
11034 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
11035 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
11036 method is target specific, but it is expected that the marker will use
11037 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
11038 guarantees that it will remain with any specific instruction after
11039 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
11040 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
11041 allow correlations of simulation runs.
11043 Arguments:
11044 """"""""""
11046 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
11048 Semantics:
11049 """"""""""
11051 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
11052 that do not support this intrinsic may ignore it.
11054 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
11055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11057 Syntax:
11058 """""""
11062       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
11064 Overview:
11065 """""""""
11067 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
11068 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
11069 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
11070 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
11071 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
11072 timings.
11074 Semantics:
11075 """"""""""
11077 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
11078 memory. Implementations are allowed to either return a application
11079 specific value or a system wide value. On backends without support, this
11080 is lowered to a constant 0.
11082 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
11083 running at and the host platform.
11085 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
11086 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11088 Syntax:
11089 """""""
11093       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
11095 Overview:
11096 """""""""
11098 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
11099 in the specified range to the execution unit of the processor. On
11100 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
11101 flushes the instruction cache.
11103 Semantics:
11104 """"""""""
11106 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
11107 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
11108 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
11109 instructions or a system call, if cache flushing requires special
11110 privileges.
11112 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
11113 time library.
11115 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
11116 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
11118 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
11119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11121 Syntax:
11122 """""""
11126       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
11127                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
11129 Overview:
11130 """""""""
11132 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
11133 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
11134 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
11135 program at runtime.
11137 Arguments:
11138 """"""""""
11140 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11141 name of the entity being instrumented. This should generally be the
11142 (mangled) function name for a set of counters.
11144 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11145 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
11146 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
11147 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
11148 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
11150 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
11151 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
11153 Semantics:
11154 """"""""""
11156 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
11157 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
11158 structures and the code to increment the appropriate value, in a
11159 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
11160 the ``llvm-profdata`` tool.
11162 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
11163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11165 Syntax:
11166 """""""
11170       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
11171                                                   i32 <num-counters>,
11172                                                   i32 <index>, i64 <step>)
11174 Overview:
11175 """""""""
11177 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
11178 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
11179 argument to specify the step of the increment.
11181 Arguments:
11182 """"""""""
11183 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
11184 intrinsic.
11186 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
11188 Semantics:
11189 """"""""""
11190 See description of '``llvm.instrprof.increment``' instrinsic.
11193 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
11194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11196 Syntax:
11197 """""""
11201       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
11202                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
11203                                                  i32 <index>)
11205 Overview:
11206 """""""""
11208 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
11209 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
11210 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
11211 instrumented expressions take in a program at runtime.
11213 Arguments:
11214 """"""""""
11216 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11217 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
11218 (mangled) function name for a set of counters.
11220 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11221 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
11222 is an error if ``hash`` differs between two instances of
11223 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
11225 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
11226 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
11227 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
11228 supported value profiling kinds are enumerated through the
11229 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
11230 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
11231 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
11233 Semantics:
11234 """"""""""
11236 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
11237 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
11238 pass will generate the appropriate data structures and replace the
11239 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
11240 runtime library with proper arguments.
11242 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
11243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11245 Syntax:
11246 """""""
11250       declare i8* @llvm.thread.pointer()
11252 Overview:
11253 """""""""
11255 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
11256 pointer.
11258 Semantics:
11259 """"""""""
11261 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
11262 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
11263 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
11264 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
11265 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
11266 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
11267 this intrinsic.
11269 Standard C Library Intrinsics
11270 -----------------------------
11272 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
11273 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
11274 information about the alignment of the pointer arguments to the code
11275 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
11277 .. _int_memcpy:
11279 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
11280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11282 Syntax:
11283 """""""
11285 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
11286 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
11287 support all bit widths however.
11291       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11292                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11293       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11294                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11296 Overview:
11297 """""""""
11299 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11300 source location to the destination location.
11302 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
11303 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
11304 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
11306 Arguments:
11307 """"""""""
11309 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11310 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11311 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11312 boolean indicating a volatile access.
11314 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11315 for the first and second arguments.
11317 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
11318 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11319 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11321 Semantics:
11322 """"""""""
11324 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11325 source location to the destination location, which are not allowed to
11326 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
11327 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
11328 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
11330 .. _int_memmove:
11332 '``llvm.memmove``' Intrinsic
11333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11335 Syntax:
11336 """""""
11338 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
11339 bit width and for different address space. Not all targets support all
11340 bit widths however.
11344       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11345                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11346       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11347                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11349 Overview:
11350 """""""""
11352 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
11353 source location to the destination location. It is similar to the
11354 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
11355 overlap.
11357 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
11358 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
11359 argument and the pointers can be in specified address spaces.
11361 Arguments:
11362 """"""""""
11364 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11365 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11366 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11367 boolean indicating a volatile access.
11369 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11370 for the first and second arguments.
11372 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
11373 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
11374 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11376 Semantics:
11377 """"""""""
11379 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11380 source location to the destination location, which may overlap. It
11381 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
11382 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
11383 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
11385 .. _int_memset:
11387 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
11388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11390 Syntax:
11391 """""""
11393 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
11394 bit width and for different address spaces. However, not all targets
11395 support all bit widths.
11399       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
11400                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11401       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
11402                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11404 Overview:
11405 """""""""
11407 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
11408 particular byte value.
11410 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
11411 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
11412 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
11414 Arguments:
11415 """"""""""
11417 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
11418 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
11419 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
11420 is a boolean indicating a volatile access.
11422 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11423 for the first arguments.
11425 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
11426 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11427 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11429 Semantics:
11430 """"""""""
11432 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
11433 at the destination location.
11435 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
11436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11438 Syntax:
11439 """""""
11441 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
11442 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11443 all types however.
11447       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
11448       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
11449       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
11450       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
11451       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11453 Overview:
11454 """""""""
11456 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
11458 Arguments:
11459 """"""""""
11461 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11463 Semantics:
11464 """"""""""
11466 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
11467 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
11468 matches a conforming libm implementation.
11470 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11471 using a less accurate calculation.
11473 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
11474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11476 Syntax:
11477 """""""
11479 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
11480 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11481 all types however.
11485       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
11486       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
11487       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
11488       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
11489       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
11491 Overview:
11492 """""""""
11494 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11495 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
11496 multiplications is not defined. When a vector of floating-point type is
11497 used, the second argument remains a scalar integer value.
11499 Arguments:
11500 """"""""""
11502 The second argument is an integer power, and the first is a value to
11503 raise to that power.
11505 Semantics:
11506 """"""""""
11508 This function returns the first value raised to the second power with an
11509 unspecified sequence of rounding operations.
11511 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
11512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11514 Syntax:
11515 """""""
11517 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
11518 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11519 all types however.
11523       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
11524       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
11525       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
11526       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
11527       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11529 Overview:
11530 """""""""
11532 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
11534 Arguments:
11535 """"""""""
11537 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11539 Semantics:
11540 """"""""""
11542 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
11543 trapping or setting ``errno``.
11545 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11546 using a less accurate calculation.
11548 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
11549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11551 Syntax:
11552 """""""
11554 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
11555 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11556 all types however.
11560       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
11561       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
11562       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
11563       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
11564       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11566 Overview:
11567 """""""""
11569 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
11571 Arguments:
11572 """"""""""
11574 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11576 Semantics:
11577 """"""""""
11579 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
11580 trapping or setting ``errno``.
11582 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11583 using a less accurate calculation.
11585 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
11586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11588 Syntax:
11589 """""""
11591 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
11592 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11593 all types however.
11597       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
11598       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
11599       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
11600       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
11601       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
11603 Overview:
11604 """""""""
11606 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11607 specified (positive or negative) power.
11609 Arguments:
11610 """"""""""
11612 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11614 Semantics:
11615 """"""""""
11617 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
11618 trapping or setting ``errno``.
11620 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11621 using a less accurate calculation.
11623 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
11624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11626 Syntax:
11627 """""""
11629 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
11630 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11631 all types however.
11635       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
11636       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
11637       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
11638       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
11639       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11641 Overview:
11642 """""""""
11644 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
11645 value.
11647 Arguments:
11648 """"""""""
11650 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11652 Semantics:
11653 """"""""""
11655 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
11656 trapping or setting ``errno``.
11658 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11659 using a less accurate calculation.
11661 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
11662 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11664 Syntax:
11665 """""""
11667 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
11668 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11669 all types however.
11673       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
11674       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
11675       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
11676       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
11677       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11679 Overview:
11680 """""""""
11682 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
11683 specified value.
11685 Arguments:
11686 """"""""""
11688 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11690 Semantics:
11691 """"""""""
11693 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
11694 trapping or setting ``errno``.
11696 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11697 using a less accurate calculation.
11699 '``llvm.log.*``' Intrinsic
11700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11702 Syntax:
11703 """""""
11705 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
11706 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11707 all types however.
11711       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
11712       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
11713       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
11714       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
11715       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11717 Overview:
11718 """""""""
11720 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
11721 value.
11723 Arguments:
11724 """"""""""
11726 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11728 Semantics:
11729 """"""""""
11731 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
11732 trapping or setting ``errno``.
11734 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11735 using a less accurate calculation.
11737 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
11738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11740 Syntax:
11741 """""""
11743 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
11744 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11745 all types however.
11749       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
11750       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
11751       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
11752       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
11753       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11755 Overview:
11756 """""""""
11758 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
11759 specified value.
11761 Arguments:
11762 """"""""""
11764 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11766 Semantics:
11767 """"""""""
11769 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
11770 trapping or setting ``errno``.
11772 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11773 using a less accurate calculation.
11775 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
11776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11778 Syntax:
11779 """""""
11781 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
11782 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11783 all types however.
11787       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
11788       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
11789       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
11790       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
11791       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11793 Overview:
11794 """""""""
11796 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
11797 value.
11799 Arguments:
11800 """"""""""
11802 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11804 Semantics:
11805 """"""""""
11807 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
11808 trapping or setting ``errno``.
11810 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11811 using a less accurate calculation.
11813 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
11814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11816 Syntax:
11817 """""""
11819 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
11820 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11821 all types however.
11825       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
11826       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
11827       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
11828       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
11829       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
11831 Overview:
11832 """""""""
11834 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
11836 Arguments:
11837 """"""""""
11839 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11841 Semantics:
11842 """"""""""
11844 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
11845 trapping or setting ``errno``.
11847 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11848 using a less accurate calculation.
11850 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
11851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11853 Syntax:
11854 """""""
11856 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
11857 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11858 all types however.
11862       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
11863       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
11864       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
11865       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
11866       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11868 Overview:
11869 """""""""
11871 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
11872 operand.
11874 Arguments:
11875 """"""""""
11877 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11878 type.
11880 Semantics:
11881 """"""""""
11883 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
11884 would, and handles error conditions in the same way.
11886 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
11887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11889 Syntax:
11890 """""""
11892 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
11893 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11894 all types however.
11898       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
11899       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11900       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11901       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11902       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11904 Overview:
11905 """""""""
11907 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
11908 arguments.
11911 Arguments:
11912 """"""""""
11914 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11915 type.
11917 Semantics:
11918 """"""""""
11920 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, except for handling of
11921 signaling NaNs. This match's the behavior of libm's fmin.
11923 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11924 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
11925 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
11926 equal to both operands. This means that fmin(+/-0.0, +/-0.0) could
11927 return either -0.0 or 0.0.
11929 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
11930 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
11931 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
11932 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
11933 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
11934 ``llvm.canonicalize``).
11937 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
11938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11940 Syntax:
11941 """""""
11943 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
11944 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11945 all types however.
11949       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
11950       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11951       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
11952       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11953       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
11955 Overview:
11956 """""""""
11958 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
11959 arguments.
11962 Arguments:
11963 """"""""""
11965 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11966 type.
11968 Semantics:
11969 """"""""""
11970 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum except for the handling of
11971 signaling NaNs. This matches the behavior of libm's fmax.
11973 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11974 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
11975 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
11976 equal to both operands. This means that fmax(+/-0.0, +/-0.0) could
11977 return either -0.0 or 0.0.
11979 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
11980 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
11981 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
11982 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
11983 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
11984 ``llvm.canonicalize``).
11986 '``llvm.minimum.*``' Intrinsic
11987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11989 Syntax:
11990 """""""
11992 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minimum`` on any
11993 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11994 all types however.
11998       declare float     @llvm.minimum.f32(float %Val0, float %Val1)
11999       declare double    @llvm.minimum.f64(double %Val0, double %Val1)
12000       declare x86_fp80  @llvm.minimum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12001       declare fp128     @llvm.minimum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12002       declare ppc_fp128 @llvm.minimum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12004 Overview:
12005 """""""""
12007 The '``llvm.minimum.*``' intrinsics return the minimum of the two
12008 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
12011 Arguments:
12012 """"""""""
12014 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12015 type.
12017 Semantics:
12018 """"""""""
12019 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the lesser
12020 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
12021 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
12022 IEEE 754-2018.
12024 '``llvm.maximum.*``' Intrinsic
12025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12027 Syntax:
12028 """""""
12030 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maximum`` on any
12031 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12032 all types however.
12036       declare float     @llvm.maximum.f32(float %Val0, float %Val1)
12037       declare double    @llvm.maximum.f64(double %Val0, double %Val1)
12038       declare x86_fp80  @llvm.maximum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12039       declare fp128     @llvm.maximum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12040       declare ppc_fp128 @llvm.maximum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12042 Overview:
12043 """""""""
12045 The '``llvm.maximum.*``' intrinsics return the maximum of the two
12046 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
12049 Arguments:
12050 """"""""""
12052 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12053 type.
12055 Semantics:
12056 """"""""""
12057 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the greater
12058 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
12059 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
12060 IEEE 754-2018.
12062 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
12063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12065 Syntax:
12066 """""""
12068 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
12069 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12070 all types however.
12074       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
12075       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
12076       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
12077       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
12078       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
12080 Overview:
12081 """""""""
12083 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
12084 first operand and the sign of the second operand.
12086 Arguments:
12087 """"""""""
12089 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12090 type.
12092 Semantics:
12093 """"""""""
12095 This function returns the same values as the libm ``copysign``
12096 functions would, and handles error conditions in the same way.
12098 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
12099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12101 Syntax:
12102 """""""
12104 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
12105 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12106 all types however.
12110       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
12111       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
12112       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
12113       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
12114       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12116 Overview:
12117 """""""""
12119 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
12121 Arguments:
12122 """"""""""
12124 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12125 type.
12127 Semantics:
12128 """"""""""
12130 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
12131 would, and handles error conditions in the same way.
12133 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
12134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12136 Syntax:
12137 """""""
12139 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
12140 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12141 all types however.
12145       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
12146       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
12147       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
12148       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
12149       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12151 Overview:
12152 """""""""
12154 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
12156 Arguments:
12157 """"""""""
12159 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12160 type.
12162 Semantics:
12163 """"""""""
12165 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
12166 would, and handles error conditions in the same way.
12168 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
12169 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12171 Syntax:
12172 """""""
12174 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
12175 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12176 all types however.
12180       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
12181       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
12182       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
12183       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
12184       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12186 Overview:
12187 """""""""
12189 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12190 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
12192 Arguments:
12193 """"""""""
12195 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12196 type.
12198 Semantics:
12199 """"""""""
12201 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
12202 would, and handles error conditions in the same way.
12204 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
12205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12207 Syntax:
12208 """""""
12210 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
12211 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12212 all types however.
12216       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
12217       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
12218       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
12219       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
12220       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12222 Overview:
12223 """""""""
12225 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12226 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
12227 operand isn't an integer.
12229 Arguments:
12230 """"""""""
12232 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12233 type.
12235 Semantics:
12236 """"""""""
12238 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
12239 would, and handles error conditions in the same way.
12241 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
12242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12244 Syntax:
12245 """""""
12247 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
12248 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12249 all types however.
12253       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
12254       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
12255       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
12256       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
12257       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12259 Overview:
12260 """""""""
12262 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12263 nearest integer.
12265 Arguments:
12266 """"""""""
12268 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12269 type.
12271 Semantics:
12272 """"""""""
12274 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
12275 functions would, and handles error conditions in the same way.
12277 '``llvm.round.*``' Intrinsic
12278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12280 Syntax:
12281 """""""
12283 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
12284 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12285 all types however.
12289       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
12290       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
12291       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
12292       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
12293       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12295 Overview:
12296 """""""""
12298 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12299 nearest integer.
12301 Arguments:
12302 """"""""""
12304 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12305 type.
12307 Semantics:
12308 """"""""""
12310 This function returns the same values as the libm ``round``
12311 functions would, and handles error conditions in the same way.
12313 Bit Manipulation Intrinsics
12314 ---------------------------
12316 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
12317 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
12319 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
12320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12322 Syntax:
12323 """""""
12325 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
12326 integer type.
12330       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
12331       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
12332       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
12333       declare <4 x i32> @llvm.bitreverse.v4i32(<4 x i32> <id>)
12335 Overview:
12336 """""""""
12338 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
12339 bitpattern of an integer value or vector of integer values; for example
12340 ``0b10110110`` becomes ``0b01101101``.
12342 Semantics:
12343 """"""""""
12345 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
12346 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output. The vector
12347 intrinsics, such as ``llvm.bitreverse.v4i32``, operate on a per-element
12348 basis and the element order is not affected.
12350 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
12351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12353 Syntax:
12354 """""""
12356 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
12357 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
12361       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
12362       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
12363       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
12364       declare <4 x i32> @llvm.bswap.v4i32(<4 x i32> <id>)
12366 Overview:
12367 """""""""
12369 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap an integer
12370 value or vector of integer values with an even number of bytes (positive
12371 multiple of 16 bits).
12373 Semantics:
12374 """"""""""
12376 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
12377 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
12378 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
12379 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
12380 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
12381 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
12382 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
12383 respectively). The vector intrinsics, such as ``llvm.bswap.v4i32``,
12384 operate on a per-element basis and the element order is not affected.
12386 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
12387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12389 Syntax:
12390 """""""
12392 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
12393 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
12394 support all bit widths or vector types, however.
12398       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
12399       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
12400       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
12401       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
12402       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
12403       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
12405 Overview:
12406 """""""""
12408 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
12409 in a value.
12411 Arguments:
12412 """"""""""
12414 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
12415 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
12416 match the argument type.
12418 Semantics:
12419 """"""""""
12421 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
12422 each element of a vector.
12424 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
12425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12427 Syntax:
12428 """""""
12430 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
12431 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
12432 targets support all bit widths or vector types, however.
12436       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12437       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12438       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12439       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12440       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12441       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12443 Overview:
12444 """""""""
12446 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
12447 leading zeros in a variable.
12449 Arguments:
12450 """"""""""
12452 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12453 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12454 type must match the first argument type.
12456 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12457 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12458 defined result. Historically some architectures did not provide a
12459 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12460 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12462 Semantics:
12463 """"""""""
12465 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
12466 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
12467 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
12468 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12469 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
12471 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
12472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12474 Syntax:
12475 """""""
12477 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
12478 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
12479 support all bit widths or vector types, however.
12483       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12484       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12485       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12486       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12487       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12488       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12490 Overview:
12491 """""""""
12493 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
12494 trailing zeros.
12496 Arguments:
12497 """"""""""
12499 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12500 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12501 type must match the first argument type.
12503 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12504 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12505 defined result. Historically some architectures did not provide a
12506 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12507 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12509 Semantics:
12510 """"""""""
12512 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
12513 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
12514 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
12515 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12516 ``llvm.cttz(2) = 1``.
12518 .. _int_overflow:
12520 '``llvm.fshl.*``' Intrinsic
12521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12523 Syntax:
12524 """""""
12526 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshl`` on any
12527 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12528 support all bit widths or vector types, however.
12532       declare i8  @llvm.fshl.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12533       declare i67 @llvm.fshl.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12534       declare <2 x i32> @llvm.fshl.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12536 Overview:
12537 """""""""
12539 The '``llvm.fshl``' family of intrinsic functions performs a funnel shift left:
12540 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12541 bits of the wide value), the combined value is shifted left, and the most
12542 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
12543 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
12544 to a rotate left operation. For vector types, the operation occurs for each
12545 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
12546 modulo the element size of the arguments.
12548 Arguments:
12549 """"""""""
12551 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12552 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12553 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12554 have the same type.
12556 Example:
12557 """"""""
12559 .. code-block:: text
12561       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: msb_extract((concat(x, y) << (z % 8)), 8)
12562       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 128 (0b10000000)
12563       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 120 (0b01111000)
12564       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 0   (0b00000000)
12566 '``llvm.fshr.*``' Intrinsic
12567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12569 Syntax:
12570 """""""
12572 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshr`` on any
12573 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12574 support all bit widths or vector types, however.
12578       declare i8  @llvm.fshr.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12579       declare i67 @llvm.fshr.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12580       declare <2 x i32> @llvm.fshr.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12582 Overview:
12583 """""""""
12585 The '``llvm.fshr``' family of intrinsic functions performs a funnel shift right:
12586 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12587 bits of the wide value), the combined value is shifted right, and the least
12588 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
12589 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
12590 to a rotate right operation. For vector types, the operation occurs for each
12591 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
12592 modulo the element size of the arguments.
12594 Arguments:
12595 """"""""""
12597 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12598 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12599 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12600 have the same type.
12602 Example:
12603 """"""""
12605 .. code-block:: text
12607       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: lsb_extract((concat(x, y) >> (z % 8)), 8)
12608       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 254 (0b11111110)
12609       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 225 (0b11100001)
12610       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 255 (0b11111111)
12612 Arithmetic with Overflow Intrinsics
12613 -----------------------------------
12615 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
12617 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
12618 element of this struct contains the result of the corresponding
12619 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
12620 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
12621 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
12622 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
12623 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
12625 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
12626 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
12627 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
12628 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
12629 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
12630 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
12631 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
12633 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
12634 values.
12636 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
12637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12639 Syntax:
12640 """""""
12642 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
12643 on any integer bit width.
12647       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12648       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12649       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12651 Overview:
12652 """""""""
12654 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12655 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
12656 occurred during the signed summation.
12658 Arguments:
12659 """"""""""
12661 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12662 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12663 bit width. The second element of the result structure must be of type
12664 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12665 addition.
12667 Semantics:
12668 """"""""""
12670 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12671 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
12672 first element of which is the signed summation, and the second element
12673 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
12674 overflow.
12676 Examples:
12677 """""""""
12679 .. code-block:: llvm
12681       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12682       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12683       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12684       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12686 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
12687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12689 Syntax:
12690 """""""
12692 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
12693 on any integer bit width.
12697       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12698       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12699       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12701 Overview:
12702 """""""""
12704 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12705 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
12706 occurred during the unsigned summation.
12708 Arguments:
12709 """"""""""
12711 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12712 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12713 bit width. The second element of the result structure must be of type
12714 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12715 addition.
12717 Semantics:
12718 """"""""""
12720 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12721 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
12722 first element of which is the sum, and the second element of which is a
12723 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
12725 Examples:
12726 """""""""
12728 .. code-block:: llvm
12730       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12731       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12732       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12733       br i1 %obit, label %carry, label %normal
12735 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
12736 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12738 Syntax:
12739 """""""
12741 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
12742 on any integer bit width.
12746       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12747       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12748       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12750 Overview:
12751 """""""""
12753 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12754 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
12755 overflow occurred during the signed subtraction.
12757 Arguments:
12758 """"""""""
12760 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12761 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12762 bit width. The second element of the result structure must be of type
12763 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12764 subtraction.
12766 Semantics:
12767 """"""""""
12769 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12770 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
12771 first element of which is the subtraction, and the second element of
12772 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
12773 overflow.
12775 Examples:
12776 """""""""
12778 .. code-block:: llvm
12780       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12781       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12782       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12783       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12785 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
12786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12788 Syntax:
12789 """""""
12791 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
12792 on any integer bit width.
12796       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12797       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12798       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12800 Overview:
12801 """""""""
12803 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12804 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
12805 overflow occurred during the unsigned subtraction.
12807 Arguments:
12808 """"""""""
12810 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12811 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12812 bit width. The second element of the result structure must be of type
12813 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12814 subtraction.
12816 Semantics:
12817 """"""""""
12819 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12820 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
12821 the first element of which is the subtraction, and the second element of
12822 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
12823 overflow.
12825 Examples:
12826 """""""""
12828 .. code-block:: llvm
12830       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12831       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12832       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12833       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12835 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
12836 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12838 Syntax:
12839 """""""
12841 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
12842 on any integer bit width.
12846       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12847       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12848       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12850 Overview:
12851 """""""""
12853 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12854 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
12855 overflow occurred during the signed multiplication.
12857 Arguments:
12858 """"""""""
12860 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12861 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12862 bit width. The second element of the result structure must be of type
12863 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12864 multiplication.
12866 Semantics:
12867 """"""""""
12869 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12870 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
12871 the first element of which is the multiplication, and the second element
12872 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
12873 overflow.
12875 Examples:
12876 """""""""
12878 .. code-block:: llvm
12880       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12881       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12882       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12883       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12885 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
12886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12888 Syntax:
12889 """""""
12891 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
12892 on any integer bit width.
12896       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12897       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12898       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12900 Overview:
12901 """""""""
12903 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12904 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
12905 overflow occurred during the unsigned multiplication.
12907 Arguments:
12908 """"""""""
12910 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12911 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12912 bit width. The second element of the result structure must be of type
12913 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12914 multiplication.
12916 Semantics:
12917 """"""""""
12919 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12920 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
12921 the first element of which is the multiplication, and the second
12922 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
12923 resulted in an overflow.
12925 Examples:
12926 """""""""
12928 .. code-block:: llvm
12930       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12931       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12932       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12933       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12935 Saturation Arithmetic Intrinsics
12936 ---------------------------------
12938 Saturation arithmetic is a version of arithmetic in which operations are
12939 limited to a fixed range between a minimum and maximum value. If the result of
12940 an operation is greater than the maximum value, the result is set (or
12941 "clamped") to this maximum. If it is below the minimum, it is clamped to this
12942 minimum.
12945 '``llvm.sadd.sat.*``' Intrinsics
12946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12948 Syntax
12949 """""""
12951 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.sat``
12952 on any integer bit width or vectors of integers.
12956       declare i16 @llvm.sadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
12957       declare i32 @llvm.sadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
12958       declare i64 @llvm.sadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
12959       declare <4 x i32> @llvm.sadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
12961 Overview
12962 """""""""
12964 The '``llvm.sadd.sat``' family of intrinsic functions perform signed
12965 saturation addition on the 2 arguments.
12967 Arguments
12968 """"""""""
12970 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
12971 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
12972 values that will undergo signed addition.
12974 Semantics:
12975 """"""""""
12977 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
12978 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
12979 smallest signed value representable by this bit width.
12982 Examples
12983 """""""""
12985 .. code-block:: llvm
12987       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
12988       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 7
12989       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 2)  ; %res = -2
12990       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 -5)  ; %res = -8
12993 '``llvm.uadd.sat.*``' Intrinsics
12994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12996 Syntax
12997 """""""
12999 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.sat``
13000 on any integer bit width or vectors of integers.
13004       declare i16 @llvm.uadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13005       declare i32 @llvm.uadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13006       declare i64 @llvm.uadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13007       declare <4 x i32> @llvm.uadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13009 Overview
13010 """""""""
13012 The '``llvm.uadd.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13013 saturation addition on the 2 arguments.
13015 Arguments
13016 """"""""""
13018 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13019 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13020 values that will undergo unsigned addition.
13022 Semantics:
13023 """"""""""
13025 The maximum value this operation can clamp to is the largest unsigned value
13026 representable by the bit width of the arguments. Because this is an unsigned
13027 operation, the result will never saturate towards zero.
13030 Examples
13031 """""""""
13033 .. code-block:: llvm
13035       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
13036       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 11
13037       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 8, i4 8)  ; %res = 15
13040 '``llvm.ssub.sat.*``' Intrinsics
13041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13043 Syntax
13044 """""""
13046 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.sat``
13047 on any integer bit width or vectors of integers.
13051       declare i16 @llvm.ssub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13052       declare i32 @llvm.ssub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13053       declare i64 @llvm.ssub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13054       declare <4 x i32> @llvm.ssub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13056 Overview
13057 """""""""
13059 The '``llvm.ssub.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13060 saturation subtraction on the 2 arguments.
13062 Arguments
13063 """"""""""
13065 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13066 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13067 values that will undergo signed subtraction.
13069 Semantics:
13070 """"""""""
13072 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13073 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
13074 smallest signed value representable by this bit width.
13077 Examples
13078 """""""""
13080 .. code-block:: llvm
13082       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
13083       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = -4
13084       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 -4, i4 5)  ; %res = -8
13085       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 4, i4 -5)  ; %res = 7
13088 '``llvm.usub.sat.*``' Intrinsics
13089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13091 Syntax
13092 """""""
13094 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.sat``
13095 on any integer bit width or vectors of integers.
13099       declare i16 @llvm.usub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13100       declare i32 @llvm.usub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13101       declare i64 @llvm.usub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13102       declare <4 x i32> @llvm.usub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13104 Overview
13105 """""""""
13107 The '``llvm.usub.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13108 saturation subtraction on the 2 arguments.
13110 Arguments
13111 """"""""""
13113 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13114 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13115 values that will undergo unsigned subtraction.
13117 Semantics:
13118 """"""""""
13120 The minimum value this operation can clamp to is 0, which is the smallest
13121 unsigned value representable by the bit width of the unsigned arguments.
13122 Because this is an unsigned operation, the result will never saturate towards
13123 the largest possible value representable by this bit width.
13126 Examples
13127 """""""""
13129 .. code-block:: llvm
13131       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
13132       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = 0
13135 Fixed Point Arithmetic Intrinsics
13136 ---------------------------------
13138 A fixed point number represents a real data type for a number that has a fixed
13139 number of digits after a radix point (equivalent to the decimal point '.').
13140 The number of digits after the radix point is referred as the ``scale``. These
13141 are useful for representing fractional values to a specific precision. The
13142 following intrinsics perform fixed point arithmetic operations on 2 operands
13143 of the same scale, specified as the third argument.
13146 '``llvm.smul.fix.*``' Intrinsics
13147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13149 Syntax
13150 """""""
13152 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.fix``
13153 on any integer bit width or vectors of integers.
13157       declare i16 @llvm.smul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13158       declare i32 @llvm.smul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13159       declare i64 @llvm.smul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13160       declare <4 x i32> @llvm.smul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13162 Overview
13163 """""""""
13165 The '``llvm.smul.fix``' family of intrinsic functions perform signed
13166 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
13168 Arguments
13169 """"""""""
13171 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13172 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
13173 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
13174 values that will undergo signed fixed point multiplication. The argument
13175 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13176 integer.
13178 Semantics:
13179 """"""""""
13181 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13182 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13183 in the third argument.
13185 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13186 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13187 direction is unspecified.
13189 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
13190 the fixed point type.
13193 Examples
13194 """""""""
13196 .. code-block:: llvm
13198       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13199       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13200       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -2, i32 1)  ; %res = -3 (1.5 x -1 = -1.5)
13202       ; The result in the following could be rounded up to -2 or down to -2.5
13203       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -3, i32 1)  ; %res = -5 (or -4) (1.5 x -1.5 = -2.25)
13206 '``llvm.umul.fix.*``' Intrinsics
13207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13209 Syntax
13210 """""""
13212 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.fix``
13213 on any integer bit width or vectors of integers.
13217       declare i16 @llvm.umul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13218       declare i32 @llvm.umul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13219       declare i64 @llvm.umul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13220       declare <4 x i32> @llvm.umul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13222 Overview
13223 """""""""
13225 The '``llvm.umul.fix``' family of intrinsic functions perform unsigned
13226 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
13228 Arguments
13229 """"""""""
13231 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13232 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
13233 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
13234 values that will undergo unsigned fixed point multiplication. The argument
13235 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13236 integer.
13238 Semantics:
13239 """"""""""
13241 This operation performs unsigned fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13242 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13243 in the third argument.
13245 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13246 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13247 direction is unspecified.
13249 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
13250 the fixed point type.
13253 Examples
13254 """""""""
13256 .. code-block:: llvm
13258       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13259       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13261       ; The result in the following could be rounded down to 3.5 or up to 4
13262       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 15, i4 1, i32 1)  ; %res = 7 (or 8) (7.5 x 0.5 = 3.75)
13265 Specialised Arithmetic Intrinsics
13266 ---------------------------------
13268 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
13269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13271 Syntax:
13272 """""""
13276       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
13277       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
13279 Overview:
13280 """""""""
13282 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
13283 encoding of a floating-point number. This canonicalization is useful for
13284 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
13285 defined by IEEE-754-2008 to be:
13289       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
13290       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
13291       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
13293 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
13294 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
13295 according to section 6.2.
13297 Examples of non-canonical encodings:
13299 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
13300   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
13301 - Many normal decimal floating-point numbers have non-canonical alternative
13302   encodings.
13303 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
13304   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
13305   a zero of the same sign by this operation.
13307 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
13308 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
13309 quiet NaN result.
13311 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
13312 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
13313 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
13314 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
13316 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
13318 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
13319 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
13320   to ``(x == y)``
13322 Additionally, the sign of zero must be conserved:
13323 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
13325 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
13326 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
13327 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
13328 usual methods.
13330 The canonicalization operation may be optimized away if:
13332 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
13333   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
13334 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
13335   operations. That is, the bits of the floating-point value are not examined.
13337 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
13338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13340 Syntax:
13341 """""""
13345       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
13346       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
13348 Overview:
13349 """""""""
13351 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
13352 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
13353 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
13354 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
13355 and add instructions.
13357 Arguments:
13358 """"""""""
13360 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
13361 multiplicands, a and b, and an addend c.
13363 Semantics:
13364 """"""""""
13366 The expression:
13370       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
13372 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
13373 not be performed between the multiplication and addition steps if the
13374 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
13375 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
13376 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
13377 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
13379 Examples:
13380 """""""""
13382 .. code-block:: llvm
13384       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
13387 Experimental Vector Reduction Intrinsics
13388 ----------------------------------------
13390 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
13391 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
13392 respective operation across all elements of the vector, returning a single
13393 scalar result of the same element type.
13396 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
13397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13399 Syntax:
13400 """""""
13404       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13405       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
13407 Overview:
13408 """""""""
13410 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
13411 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13412 the element-type of the vector input.
13414 Arguments:
13415 """"""""""
13416 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13418 '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' Intrinsic
13419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13421 Syntax:
13422 """""""
13426       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
13427       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
13429 Overview:
13430 """""""""
13432 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' intrinsics do a floating-point
13433 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13434 matches the element-type of the vector input.
13436 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
13437 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
13438 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
13439 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
13442 Arguments:
13443 """"""""""
13444 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
13445 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
13446 when fast-math flags are used.
13448 The second argument must be a vector of floating-point values.
13450 Examples:
13451 """""""""
13453 .. code-block:: llvm
13455       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
13456       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
13459 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
13460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13462 Syntax:
13463 """""""
13467       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13468       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
13470 Overview:
13471 """""""""
13473 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
13474 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13475 the element-type of the vector input.
13477 Arguments:
13478 """"""""""
13479 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13481 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' Intrinsic
13482 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13484 Syntax:
13485 """""""
13489       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
13490       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
13492 Overview:
13493 """""""""
13495 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' intrinsics do a floating-point
13496 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13497 matches the element-type of the vector input.
13499 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
13500 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
13501 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
13502 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
13505 Arguments:
13506 """"""""""
13507 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
13508 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
13509 when fast-math flags are used.
13511 The second argument must be a vector of floating-point values.
13513 Examples:
13514 """""""""
13516 .. code-block:: llvm
13518       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
13519       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
13521 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
13522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13524 Syntax:
13525 """""""
13529       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13531 Overview:
13532 """""""""
13534 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
13535 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13536 the element-type of the vector input.
13538 Arguments:
13539 """"""""""
13540 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13542 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
13543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13545 Syntax:
13546 """""""
13550       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13552 Overview:
13553 """""""""
13555 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
13556 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
13557 element-type of the vector input.
13559 Arguments:
13560 """"""""""
13561 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13563 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
13564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13566 Syntax:
13567 """""""
13571       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13573 Overview:
13574 """""""""
13576 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
13577 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13578 the element-type of the vector input.
13580 Arguments:
13581 """"""""""
13582 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13584 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
13585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13587 Syntax:
13588 """""""
13592       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13594 Overview:
13595 """""""""
13597 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
13598 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13599 matches the element-type of the vector input.
13601 Arguments:
13602 """"""""""
13603 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13605 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
13606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13608 Syntax:
13609 """""""
13613       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13615 Overview:
13616 """""""""
13618 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
13619 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13620 matches the element-type of the vector input.
13622 Arguments:
13623 """"""""""
13624 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13626 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
13627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13629 Syntax:
13630 """""""
13634       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13636 Overview:
13637 """""""""
13639 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
13640 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
13641 return type matches the element-type of the vector input.
13643 Arguments:
13644 """"""""""
13645 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13647 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
13648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13650 Syntax:
13651 """""""
13655       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
13657 Overview:
13658 """""""""
13660 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
13661 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
13662 return type matches the element-type of the vector input.
13664 Arguments:
13665 """"""""""
13666 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13668 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
13669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13671 Syntax:
13672 """""""
13676       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f32.v4f32(<4 x float> %a)
13677       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f64.v2f64(<2 x double> %a)
13679 Overview:
13680 """""""""
13682 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating-point
13683 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13684 matches the element-type of the vector input.
13686 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
13687 assume that NaNs are not present in the input vector.
13689 Arguments:
13690 """"""""""
13691 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
13693 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
13694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13696 Syntax:
13697 """""""
13701       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f32.v4f32(<4 x float> %a)
13702       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f64.v2f64(<2 x double> %a)
13704 Overview:
13705 """""""""
13707 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating-point
13708 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13709 matches the element-type of the vector input.
13711 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
13712 assume that NaNs are not present in the input vector.
13714 Arguments:
13715 """"""""""
13716 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
13718 Half Precision Floating-Point Intrinsics
13719 ----------------------------------------
13721 For most target platforms, half precision floating-point is a
13722 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
13723 but does not support computation in the format.
13725 This means that code must first load the half-precision floating-point
13726 value as an i16, then convert it to float with
13727 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
13728 then be performed on the float value (including extending to double
13729 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
13730 if needed, then converted to i16 with
13731 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
13732 i16 value.
13734 .. _int_convert_to_fp16:
13736 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
13737 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13739 Syntax:
13740 """""""
13744       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
13745       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
13747 Overview:
13748 """""""""
13750 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
13751 conventional floating-point type to half precision floating-point format.
13753 Arguments:
13754 """"""""""
13756 The intrinsic function contains single argument - the value to be
13757 converted.
13759 Semantics:
13760 """"""""""
13762 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
13763 conventional floating-point format to half precision floating-point format. The
13764 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
13766 Examples:
13767 """""""""
13769 .. code-block:: llvm
13771       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
13772       store i16 %res, i16* @x, align 2
13774 .. _int_convert_from_fp16:
13776 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
13777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13779 Syntax:
13780 """""""
13784       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
13785       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
13787 Overview:
13788 """""""""
13790 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
13791 conversion from half precision floating-point format to single precision
13792 floating-point format.
13794 Arguments:
13795 """"""""""
13797 The intrinsic function contains single argument - the value to be
13798 converted.
13800 Semantics:
13801 """"""""""
13803 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
13804 conversion from half single precision floating-point format to single
13805 precision floating-point format. The input half-float value is
13806 represented by an ``i16`` value.
13808 Examples:
13809 """""""""
13811 .. code-block:: llvm
13813       %a = load i16, i16* @x, align 2
13814       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
13816 .. _dbg_intrinsics:
13818 Debugger Intrinsics
13819 -------------------
13821 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
13822 prefix), are described in the `LLVM Source Level
13823 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
13824 document.
13826 Exception Handling Intrinsics
13827 -----------------------------
13829 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
13830 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
13831 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
13833 .. _int_trampoline:
13835 Trampoline Intrinsics
13836 ---------------------
13838 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
13839 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
13840 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
13841 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
13842 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
13843 stack, which also contains code to splice the nest value into the
13844 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
13845 extension.
13847 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
13848 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
13849 It can be created as follows:
13851 .. code-block:: llvm
13853       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
13854       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
13855       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
13856       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
13857       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
13859 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
13860 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
13862 .. _int_it:
13864 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
13865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13867 Syntax:
13868 """""""
13872       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
13874 Overview:
13875 """""""""
13877 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
13878 turning it into a trampoline.
13880 Arguments:
13881 """"""""""
13883 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
13884 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
13885 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
13886 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
13887 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
13888 front-end that generates this intrinsic needs to have some
13889 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
13890 bitcast to an ``i8*``.
13892 Semantics:
13893 """"""""""
13895 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
13896 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
13897 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
13898 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
13899 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
13900 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
13901 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
13902 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
13903 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
13904 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
13905 modified, then the effect of any later call to the returned function
13906 pointer is undefined.
13908 .. _int_at:
13910 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
13911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13913 Syntax:
13914 """""""
13918       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
13920 Overview:
13921 """""""""
13923 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
13924 a trampoline (passed as ``tramp``).
13926 Arguments:
13927 """"""""""
13929 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
13930 code filled in by a previous call to
13931 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
13933 Semantics:
13934 """"""""""
13936 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
13937 different than the address where the trampoline is actually stored. This
13938 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
13939 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
13940 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
13942 .. _int_mload_mstore:
13944 Masked Vector Load and Store Intrinsics
13945 ---------------------------------------
13947 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.
13949 .. _int_mload:
13951 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
13952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13954 Syntax:
13955 """""""
13956 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
13960       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
13961       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
13962       ;; The data is a vector of pointers to double
13963       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
13964       ;; The data is a vector of function pointers
13965       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>)
13967 Overview:
13968 """""""""
13970 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.
13973 Arguments:
13974 """"""""""
13976 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.
13979 Semantics:
13980 """"""""""
13982 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.
13983 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.
13988        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
13990        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
13991        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
13992        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
13994 .. _int_mstore:
13996 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
13997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13999 Syntax:
14000 """""""
14001 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
14005        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
14006        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
14007        ;; The data is a vector of pointers to double
14008        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
14009        ;; The data is a vector of function pointers
14010        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
14012 Overview:
14013 """""""""
14015 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.
14017 Arguments:
14018 """"""""""
14020 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.
14023 Semantics:
14024 """"""""""
14026 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.
14027 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.
14031        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
14033        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
14034        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
14035        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
14036        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
14039 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
14040 -------------------------------------------
14042 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.
14044 .. _int_mgather:
14046 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
14047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14049 Syntax:
14050 """""""
14051 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.
14055       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14056       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>)
14057       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
14059 Overview:
14060 """""""""
14062 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.
14065 Arguments:
14066 """"""""""
14068 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.
14071 Semantics:
14072 """"""""""
14074 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.
14075 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.
14080        %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)
14082        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
14083        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
14084        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
14085        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
14086        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
14088        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
14089        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
14090        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
14091        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
14093        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
14094        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
14095        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
14096        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
14098 .. _int_mscatter:
14100 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
14101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14103 Syntax:
14104 """""""
14105 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.
14109        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
14110        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
14111        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
14113 Overview:
14114 """""""""
14116 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.
14118 Arguments:
14119 """"""""""
14121 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.
14124 Semantics:
14125 """"""""""
14127 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.
14131        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
14132        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
14134        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
14135        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
14136        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
14137        ..
14138        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
14139        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
14140        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
14141        ..
14142        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
14143        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
14144        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
14145        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
14146        ..
14147        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
14150 Masked Vector Expanding Load and Compressing Store Intrinsics
14151 -------------------------------------------------------------
14153 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>`.
14155 .. _int_expandload:
14157 '``llvm.masked.expandload.*``' Intrinsics
14158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14160 Syntax:
14161 """""""
14162 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.
14166       declare <16 x float>  @llvm.masked.expandload.v16f32 (float* <ptr>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14167       declare <2 x i64>     @llvm.masked.expandload.v2i64 (i64* <ptr>, <2 x i1>  <mask>, <2 x i64> <passthru>)
14169 Overview:
14170 """""""""
14172 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.
14175 Arguments:
14176 """"""""""
14178 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.
14180 Semantics:
14181 """"""""""
14183 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:
14185 .. code-block:: c
14187     // In this loop we load from B and spread the elements into array A.
14188     double *A, B; int *C;
14189     for (int i = 0; i < size; ++i) {
14190       if (C[i] != 0)
14191         A[i] = B[j++];
14192     }
14195 .. code-block:: llvm
14197     ; Load several elements from array B and expand them in a vector.
14198     ; The number of loaded elements is equal to the number of '1' elements in the Mask.
14199     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.expandload.v8f64(double* %Bptr, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
14200     ; Store the result in A
14201     call void @llvm.masked.store.v8f64.p0v8f64(<8 x double> %Tmp, <8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask)
14203     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
14204     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
14205     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
14206     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
14207     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
14210 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of conditional scalar load operations and shuffles.
14211 If all mask elements are '1', the intrinsic behavior is equivalent to the regular unmasked vector load.
14213 .. _int_compressstore:
14215 '``llvm.masked.compressstore.*``' Intrinsics
14216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14218 Syntax:
14219 """""""
14220 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.
14224       declare void @llvm.masked.compressstore.v8i32  (<8  x i32>   <value>, i32*   <ptr>, <8  x i1> <mask>)
14225       declare void @llvm.masked.compressstore.v16f32 (<16 x float> <value>, float* <ptr>, <16 x i1> <mask>)
14227 Overview:
14228 """""""""
14230 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.
14232 Arguments:
14233 """"""""""
14235 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.
14238 Semantics:
14239 """"""""""
14241 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:
14243 .. code-block:: c
14245     // In this loop we load elements from A and store them consecutively in B
14246     double *A, B; int *C;
14247     for (int i = 0; i < size; ++i) {
14248       if (C[i] != 0)
14249         B[j++] = A[i]
14250     }
14253 .. code-block:: llvm
14255     ; Load elements from A.
14256     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.load.v8f64.p0v8f64(<8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
14257     ; Store all selected elements consecutively in array B
14258     call <void> @llvm.masked.compressstore.v8f64(<8 x double> %Tmp, double* %Bptr, <8 x i1> %Mask)
14260     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
14261     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
14262     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
14263     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
14264     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
14267 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
14270 Memory Use Markers
14271 ------------------
14273 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
14274 memory objects and ranges where variables are immutable.
14276 .. _int_lifestart:
14278 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
14279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14281 Syntax:
14282 """""""
14286       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14288 Overview:
14289 """""""""
14291 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
14292 object's lifetime.
14294 Arguments:
14295 """"""""""
14297 The first argument is a constant integer representing the size of the
14298 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14299 to the object.
14301 Semantics:
14302 """"""""""
14304 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
14305 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
14306 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
14307 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
14309 .. _int_lifeend:
14311 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
14312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14314 Syntax:
14315 """""""
14319       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14321 Overview:
14322 """""""""
14324 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
14325 object's lifetime.
14327 Arguments:
14328 """"""""""
14330 The first argument is a constant integer representing the size of the
14331 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14332 to the object.
14334 Semantics:
14335 """"""""""
14337 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
14338 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
14339 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
14340 object following this intrinsic may be removed as dead.
14342 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
14343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14345 Syntax:
14346 """""""
14347 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
14351       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14353 Overview:
14354 """""""""
14356 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
14357 a memory object will not change.
14359 Arguments:
14360 """"""""""
14362 The first argument is a constant integer representing the size of the
14363 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14364 to the object.
14366 Semantics:
14367 """"""""""
14369 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
14370 the return value, the referenced memory location is constant and
14371 unchanging.
14373 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
14374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14376 Syntax:
14377 """""""
14378 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
14382       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14384 Overview:
14385 """""""""
14387 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
14388 memory object are mutable.
14390 Arguments:
14391 """"""""""
14393 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
14394 The second argument is a constant integer representing the size of the
14395 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
14396 pointer to the object.
14398 Semantics:
14399 """"""""""
14401 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
14403 '``llvm.launder.invariant.group``' Intrinsic
14404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14406 Syntax:
14407 """""""
14408 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
14409 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
14410 argument.
14414       declare i8* @llvm.launder.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
14416 Overview:
14417 """""""""
14419 The '``llvm.launder.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
14420 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new
14421 pointer value that carries fresh invariant group information. It is an
14422 experimental intrinsic, which means that its semantics might change in the
14423 future.
14426 Arguments:
14427 """"""""""
14429 The ``llvm.launder.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
14430 to the memory.
14432 Semantics:
14433 """"""""""
14435 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
14436 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
14437 It does not read any accessible memory and the execution can be speculated.
14439 '``llvm.strip.invariant.group``' Intrinsic
14440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14442 Syntax:
14443 """""""
14444 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
14445 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
14446 argument.
14450       declare i8* @llvm.strip.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
14452 Overview:
14453 """""""""
14455 The '``llvm.strip.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
14456 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new pointer
14457 value that does not carry the invariant information. It is an experimental
14458 intrinsic, which means that its semantics might change in the future.
14461 Arguments:
14462 """"""""""
14464 The ``llvm.strip.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
14465 to the memory.
14467 Semantics:
14468 """"""""""
14470 Returns another pointer that aliases its argument but which has no associated
14471 ``invariant.group`` metadata.
14472 It does not read any memory and can be speculated.
14476 .. _constrainedfp:
14478 Constrained Floating-Point Intrinsics
14479 -------------------------------------
14481 These intrinsics are used to provide special handling of floating-point
14482 operations when specific rounding mode or floating-point exception behavior is
14483 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
14484 round-to-nearest and that floating-point exceptions will not be monitored.
14485 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
14486 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
14487 optimize FP code when the default behavior is used.
14489 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating-point operation.  The
14490 first two arguments and the return value are the same as the corresponding FP
14491 operation.
14493 The third argument is a metadata argument specifying the rounding mode to be
14494 assumed. This argument must be one of the following strings:
14498       "round.dynamic"
14499       "round.tonearest"
14500       "round.downward"
14501       "round.upward"
14502       "round.towardzero"
14504 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
14505 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
14506 depend on rounding mode may be performed in this case.
14508 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
14509 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
14510 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
14511 with the specified rounding mode.
14513 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
14514 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
14515 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
14516 transformation is legal for all other rounding modes.
14518 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
14519 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
14520 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
14521 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
14522 runtime results in undefined behavior.
14524 The fourth argument to the constrained floating-point intrinsics specifies the
14525 required exception behavior.  This argument must be one of the following
14526 strings:
14530       "fpexcept.ignore"
14531       "fpexcept.maytrap"
14532       "fpexcept.strict"
14534 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
14535 exception status flags will not be read and that floating-point exceptions will
14536 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
14537 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
14538 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
14539 other possible values of this argument.
14541 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
14542 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
14543 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
14544 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
14545 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
14546 folding.
14548 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
14549 strictly preserve the floating-point exception semantics of the original code.
14550 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
14551 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
14552 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
14553 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
14554 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
14555 unmasks FP exceptions.
14557 The number and order of floating-point exceptions is NOT guaranteed.  For
14558 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
14559 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
14560 time.
14563 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
14564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14566 Syntax:
14567 """""""
14571       declare <type>
14572       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
14573                                           metadata <rounding mode>,
14574                                           metadata <exception behavior>)
14576 Overview:
14577 """""""""
14579 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
14580 two operands.
14583 Arguments:
14584 """"""""""
14586 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
14587 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14588 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14590 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14591 behavior as described above.
14593 Semantics:
14594 """"""""""
14596 The value produced is the floating-point sum of the two value operands and has
14597 the same type as the operands.
14600 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
14601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14603 Syntax:
14604 """""""
14608       declare <type>
14609       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
14610                                           metadata <rounding mode>,
14611                                           metadata <exception behavior>)
14613 Overview:
14614 """""""""
14616 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
14617 of its two operands.
14620 Arguments:
14621 """"""""""
14623 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
14624 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14625 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14627 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14628 behavior as described above.
14630 Semantics:
14631 """"""""""
14633 The value produced is the floating-point difference of the two value operands
14634 and has the same type as the operands.
14637 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
14638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14640 Syntax:
14641 """""""
14645       declare <type>
14646       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
14647                                           metadata <rounding mode>,
14648                                           metadata <exception behavior>)
14650 Overview:
14651 """""""""
14653 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
14654 its two operands.
14657 Arguments:
14658 """"""""""
14660 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
14661 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14662 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14664 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14665 behavior as described above.
14667 Semantics:
14668 """"""""""
14670 The value produced is the floating-point product of the two value operands and
14671 has the same type as the operands.
14674 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
14675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14677 Syntax:
14678 """""""
14682       declare <type>
14683       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
14684                                           metadata <rounding mode>,
14685                                           metadata <exception behavior>)
14687 Overview:
14688 """""""""
14690 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
14691 its two operands.
14694 Arguments:
14695 """"""""""
14697 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
14698 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14699 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14701 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14702 behavior as described above.
14704 Semantics:
14705 """"""""""
14707 The value produced is the floating-point quotient of the two value operands and
14708 has the same type as the operands.
14711 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
14712 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14714 Syntax:
14715 """""""
14719       declare <type>
14720       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
14721                                           metadata <rounding mode>,
14722                                           metadata <exception behavior>)
14724 Overview:
14725 """""""""
14727 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
14728 from the division of its two operands.
14731 Arguments:
14732 """"""""""
14734 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
14735 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
14736 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
14738 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14739 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
14740 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
14741 consistency with the other constrained floating-point intrinsics.
14743 Semantics:
14744 """"""""""
14746 The value produced is the floating-point remainder from the division of the two
14747 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
14748 same sign as the dividend.
14750 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
14751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14753 Syntax:
14754 """""""
14758       declare <type>
14759       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
14760                                           metadata <rounding mode>,
14761                                           metadata <exception behavior>)
14763 Overview:
14764 """""""""
14766 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
14767 fused-multiply-add operation on its operands.
14769 Arguments:
14770 """"""""""
14772 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
14773 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector
14774 <t_vector>` of floating-point values. All arguments must have identical types.
14776 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
14777 as described above.
14779 Semantics:
14780 """"""""""
14782 The result produced is the product of the first two operands added to the third
14783 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
14784 precision.
14786 Constrained libm-equivalent Intrinsics
14787 --------------------------------------
14789 In addition to the basic floating-point operations for which constrained
14790 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
14791 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
14792 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
14793 rounding mode and exception behavior to be controlled.
14795 As with the basic constrained floating-point intrinsics, the rounding mode
14796 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
14797 They do not change the runtime floating-point environment.
14800 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
14801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14803 Syntax:
14804 """""""
14808       declare <type>
14809       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
14810                                           metadata <rounding mode>,
14811                                           metadata <exception behavior>)
14813 Overview:
14814 """""""""
14816 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
14817 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
14818 functions would, but without setting ``errno``.
14820 Arguments:
14821 """"""""""
14823 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
14824 type.
14826 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14827 behavior as described above.
14829 Semantics:
14830 """"""""""
14832 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
14833 If the value is less than negative zero, a floating-point exception occurs
14834 and the return value is architecture specific.
14837 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
14838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14840 Syntax:
14841 """""""
14845       declare <type>
14846       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
14847                                          metadata <rounding mode>,
14848                                          metadata <exception behavior>)
14850 Overview:
14851 """""""""
14853 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
14854 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
14856 Arguments:
14857 """"""""""
14859 The first two arguments and the return value are floating-point numbers of the
14860 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
14861 should be raised.
14863 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14864 behavior as described above.
14866 Semantics:
14867 """"""""""
14869 This function returns the first value raised to the second power,
14870 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
14871 handles error conditions in the same way.
14874 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
14875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14877 Syntax:
14878 """""""
14882       declare <type>
14883       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
14884                                           metadata <rounding mode>,
14885                                           metadata <exception behavior>)
14887 Overview:
14888 """""""""
14890 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
14891 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
14892 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of
14893 floating-point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
14896 Arguments:
14897 """"""""""
14899 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14900 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
14901 which the first argument should be raised.
14903 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
14904 behavior as described above.
14906 Semantics:
14907 """"""""""
14909 This function returns the first value raised to the second power with an
14910 unspecified sequence of rounding operations.
14913 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
14914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14916 Syntax:
14917 """""""
14921       declare <type>
14922       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
14923                                          metadata <rounding mode>,
14924                                          metadata <exception behavior>)
14926 Overview:
14927 """""""""
14929 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
14930 first operand.
14932 Arguments:
14933 """"""""""
14935 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
14936 type.
14938 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14939 behavior as described above.
14941 Semantics:
14942 """"""""""
14944 This function returns the sine of the specified operand, returning the
14945 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
14946 conditions in the same way.
14949 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
14950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14952 Syntax:
14953 """""""
14957       declare <type>
14958       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
14959                                          metadata <rounding mode>,
14960                                          metadata <exception behavior>)
14962 Overview:
14963 """""""""
14965 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
14966 first operand.
14968 Arguments:
14969 """"""""""
14971 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
14972 type.
14974 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14975 behavior as described above.
14977 Semantics:
14978 """"""""""
14980 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
14981 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
14982 conditions in the same way.
14985 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
14986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14988 Syntax:
14989 """""""
14993       declare <type>
14994       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
14995                                          metadata <rounding mode>,
14996                                          metadata <exception behavior>)
14998 Overview:
14999 """""""""
15001 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
15002 exponential of the specified value.
15004 Arguments:
15005 """"""""""
15007 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15008 type.
15010 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15011 behavior as described above.
15013 Semantics:
15014 """"""""""
15016 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
15017 would, and handles error conditions in the same way.
15020 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
15021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15023 Syntax:
15024 """""""
15028       declare <type>
15029       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
15030                                           metadata <rounding mode>,
15031                                           metadata <exception behavior>)
15033 Overview:
15034 """""""""
15036 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
15037 exponential of the specified value.
15040 Arguments:
15041 """"""""""
15043 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15044 type.
15046 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15047 behavior as described above.
15049 Semantics:
15050 """"""""""
15052 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
15053 would, and handles error conditions in the same way.
15056 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
15057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15059 Syntax:
15060 """""""
15064       declare <type>
15065       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
15066                                          metadata <rounding mode>,
15067                                          metadata <exception behavior>)
15069 Overview:
15070 """""""""
15072 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
15073 logarithm of the specified value.
15075 Arguments:
15076 """"""""""
15078 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15079 type.
15081 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15082 behavior as described above.
15085 Semantics:
15086 """"""""""
15088 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
15089 would, and handles error conditions in the same way.
15092 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
15093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15095 Syntax:
15096 """""""
15100       declare <type>
15101       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
15102                                            metadata <rounding mode>,
15103                                            metadata <exception behavior>)
15105 Overview:
15106 """""""""
15108 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
15109 logarithm of the specified value.
15111 Arguments:
15112 """"""""""
15114 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15115 type.
15117 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15118 behavior as described above.
15120 Semantics:
15121 """"""""""
15123 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
15124 would, and handles error conditions in the same way.
15127 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
15128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15130 Syntax:
15131 """""""
15135       declare <type>
15136       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
15137                                           metadata <rounding mode>,
15138                                           metadata <exception behavior>)
15140 Overview:
15141 """""""""
15143 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
15144 logarithm of the specified value.
15146 Arguments:
15147 """"""""""
15149 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15150 type.
15152 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15153 behavior as described above.
15155 Semantics:
15156 """"""""""
15158 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
15159 would, and handles error conditions in the same way.
15162 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
15163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15165 Syntax:
15166 """""""
15170       declare <type>
15171       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
15172                                           metadata <rounding mode>,
15173                                           metadata <exception behavior>)
15175 Overview:
15176 """""""""
15178 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
15179 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating-point
15180 exception if the operand is not an integer.
15182 Arguments:
15183 """"""""""
15185 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15186 type.
15188 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15189 behavior as described above.
15191 Semantics:
15192 """"""""""
15194 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
15195 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
15196 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
15197 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
15198 mode argument is only intended as information to the compiler.
15201 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
15202 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15204 Syntax:
15205 """""""
15209       declare <type>
15210       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
15211                                                metadata <rounding mode>,
15212                                                metadata <exception behavior>)
15214 Overview:
15215 """""""""
15217 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
15218 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact
15219 floating-point exception if the operand is not an integer.
15222 Arguments:
15223 """"""""""
15225 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15226 type.
15228 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15229 behavior as described above.
15231 Semantics:
15232 """"""""""
15234 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
15235 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
15236 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
15237 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
15238 mode argument is only intended as information to the compiler.
15241 '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' Intrinsic
15242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15244 Syntax:
15245 """""""
15249       declare <type>
15250       @llvm.experimental.constrained.maxnum(<type> <op1>, <type> <op2>
15251                                             metadata <rounding mode>,
15252                                             metadata <exception behavior>)
15254 Overview:
15255 """""""""
15257 The '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' intrinsic returns the maximum
15258 of the two arguments.
15260 Arguments:
15261 """"""""""
15263 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
15264 of the same type.
15266 The third and forth arguments specify the rounding mode and exception
15267 behavior as described above.
15269 Semantics:
15270 """"""""""
15272 This function follows the IEEE-754 semantics for maxNum. The rounding mode is
15273 described, not determined, by the rounding mode argument. The actual rounding
15274 mode is determined by the runtime floating-point environment. The rounding
15275 mode argument is only intended as information to the compiler.
15278 '``llvm.experimental.constrained.minnum``' Intrinsic
15279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15281 Syntax:
15282 """""""
15286       declare <type>
15287       @llvm.experimental.constrained.minnum(<type> <op1>, <type> <op2>
15288                                             metadata <rounding mode>,
15289                                             metadata <exception behavior>)
15291 Overview:
15292 """""""""
15294 The '``llvm.experimental.constrained.minnum``' intrinsic returns the minimum
15295 of the two arguments.
15297 Arguments:
15298 """"""""""
15300 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
15301 of the same type.
15303 The third and forth arguments specify the rounding mode and exception
15304 behavior as described above.
15306 Semantics:
15307 """"""""""
15309 This function follows the IEEE-754 semantics for minNum. The rounding mode is
15310 described, not determined, by the rounding mode argument. The actual rounding
15311 mode is determined by the runtime floating-point environment. The rounding
15312 mode argument is only intended as information to the compiler.
15315 '``llvm.experimental.constrained.ceil``' Intrinsic
15316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15318 Syntax:
15319 """""""
15323       declare <type>
15324       @llvm.experimental.constrained.ceil(<type> <op1>,
15325                                           metadata <rounding mode>,
15326                                           metadata <exception behavior>)
15328 Overview:
15329 """""""""
15331 The '``llvm.experimental.constrained.ceil``' intrinsic returns the ceiling of the
15332 first operand.
15334 Arguments:
15335 """"""""""
15337 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15338 type.
15340 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15341 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15342 intrinsic.
15344 Semantics:
15345 """"""""""
15347 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
15348 would and handles error conditions in the same way.
15351 '``llvm.experimental.constrained.floor``' Intrinsic
15352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15354 Syntax:
15355 """""""
15359       declare <type>
15360       @llvm.experimental.constrained.floor(<type> <op1>,
15361                                            metadata <rounding mode>,
15362                                            metadata <exception behavior>)
15364 Overview:
15365 """""""""
15367 The '``llvm.experimental.constrained.floor``' intrinsic returns the floor of the
15368 first operand.
15370 Arguments:
15371 """"""""""
15373 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15374 type.
15376 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15377 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15378 intrinsic.
15380 Semantics:
15381 """"""""""
15383 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
15384 would and handles error conditions in the same way.
15387 '``llvm.experimental.constrained.round``' Intrinsic
15388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15390 Syntax:
15391 """""""
15395       declare <type>
15396       @llvm.experimental.constrained.round(<type> <op1>,
15397                                            metadata <rounding mode>,
15398                                            metadata <exception behavior>)
15400 Overview:
15401 """""""""
15403 The '``llvm.experimental.constrained.round``' intrinsic returns the first
15404 operand rounded to the nearest integer.
15406 Arguments:
15407 """"""""""
15409 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15410 type.
15412 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15413 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15414 intrinsic.
15416 Semantics:
15417 """"""""""
15419 This function returns the same values as the libm ``round`` functions
15420 would and handles error conditions in the same way.
15423 '``llvm.experimental.constrained.trunc``' Intrinsic
15424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15426 Syntax:
15427 """""""
15431       declare <type>
15432       @llvm.experimental.constrained.trunc(<type> <op1>,
15433                                            metadata <truncing mode>,
15434                                            metadata <exception behavior>)
15436 Overview:
15437 """""""""
15439 The '``llvm.experimental.constrained.trunc``' intrinsic returns the first
15440 operand rounded to the nearest integer not larger in magnitude than the
15441 operand.
15443 Arguments:
15444 """"""""""
15446 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15447 type.
15449 The second and third arguments specify the truncing mode and exception
15450 behavior as described above. The truncing mode is currently unused for this
15451 intrinsic.
15453 Semantics:
15454 """"""""""
15456 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
15457 would and handles error conditions in the same way.
15460 General Intrinsics
15461 ------------------
15463 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
15464 purpose.
15466 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
15467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15469 Syntax:
15470 """""""
15474       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15476 Overview:
15477 """""""""
15479 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
15481 Arguments:
15482 """"""""""
15484 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
15485 global string, the third is a pointer to a global string which is the
15486 source file name, and the last argument is the line number.
15488 Semantics:
15489 """"""""""
15491 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
15492 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
15493 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
15494 ignored by code generation and optimization.
15496 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
15497 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15499 Syntax:
15500 """""""
15502 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
15503 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
15504 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
15505 '``0``'.
15509       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15510       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15511       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15512       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15513       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15515 Overview:
15516 """""""""
15518 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
15520 Arguments:
15521 """"""""""
15523 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
15524 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
15525 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
15526 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
15528 Semantics:
15529 """"""""""
15531 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
15532 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
15533 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
15534 generation and optimization.
15536 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
15537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15539 Syntax:
15540 """""""
15542 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
15543 any integer bit width.
15547       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15548       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15549       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15550       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15551       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
15553 Overview:
15554 """""""""
15556 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
15558 Arguments:
15559 """"""""""
15561 The first argument is an integer value (result of some expression), the
15562 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
15563 global string which is the source file name, and the last argument is
15564 the line number. It returns the value of the first argument.
15566 Semantics:
15567 """"""""""
15569 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
15570 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
15571 optimizations that want to look for these annotations. These have no
15572 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
15574 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
15575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15577 Syntax:
15578 """""""
15580 This annotation emits a label at its program point and an associated
15581 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
15582 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
15583 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
15584 considered expensive.
15588       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
15590 Arguments:
15591 """"""""""
15593 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
15595 '``llvm.trap``' Intrinsic
15596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15598 Syntax:
15599 """""""
15603       declare void @llvm.trap() cold noreturn nounwind
15605 Overview:
15606 """""""""
15608 The '``llvm.trap``' intrinsic.
15610 Arguments:
15611 """"""""""
15613 None.
15615 Semantics:
15616 """"""""""
15618 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
15619 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
15620 lowered to a call of the ``abort()`` function.
15622 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
15623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15625 Syntax:
15626 """""""
15630       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
15632 Overview:
15633 """""""""
15635 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
15637 Arguments:
15638 """"""""""
15640 None.
15642 Semantics:
15643 """"""""""
15645 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
15646 execution trap with the intention of requesting the attention of a
15647 debugger.
15649 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
15650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15652 Syntax:
15653 """""""
15657       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
15659 Overview:
15660 """""""""
15662 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
15663 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
15664 is placed on the stack before local variables.
15666 Arguments:
15667 """"""""""
15669 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
15670 The first argument is the value loaded from the stack guard
15671 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
15672 enough space to hold the value of the guard.
15674 Semantics:
15675 """"""""""
15677 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
15678 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
15679 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
15680 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
15681 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
15682 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
15683 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
15685 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
15686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15688 Syntax:
15689 """""""
15693       declare i8* @llvm.stackguard()
15695 Overview:
15696 """""""""
15698 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
15700 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
15701 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
15702 Protector in FastISel.
15704 Arguments:
15705 """"""""""
15707 None.
15709 Semantics:
15710 """"""""""
15712 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
15713 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
15714 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
15716 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
15717 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
15718 in the future.
15720 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
15721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15723 Syntax:
15724 """""""
15728       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>, i1 <dynamic>)
15729       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>, i1 <dynamic>)
15731 Overview:
15732 """""""""
15734 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to the
15735 optimizer to determine whether a) an operation (like memcpy) will overflow a
15736 buffer that corresponds to an object, or b) that a runtime check for overflow
15737 isn't necessary. An object in this context means an allocation of a specific
15738 class, structure, array, or other object.
15740 Arguments:
15741 """"""""""
15743 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes four arguments. The first argument is a
15744 pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
15745 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size is
15746 unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when ``null``
15747 in address space 0 is used as its pointer argument. If it's ``false``,
15748 ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given ``null``. Otherwise, if
15749 the ``null`` is in a non-zero address space or if ``true`` is given for the
15750 third argument of ``llvm.objectsize``, we assume its size is unknown. The fourth
15751 argument to ``llvm.objectsize`` determines if the value should be evaluated at
15752 runtime.
15754 The second, third, and fourth arguments only accept constants.
15756 Semantics:
15757 """"""""""
15759 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a value representing the size of
15760 the object concerned. If the size cannot be determined, ``llvm.objectsize``
15761 returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending on the ``min`` argument).
15763 '``llvm.expect``' Intrinsic
15764 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15766 Syntax:
15767 """""""
15769 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
15770 integer bit width.
15774       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
15775       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
15776       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
15778 Overview:
15779 """""""""
15781 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
15782 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
15784 Arguments:
15785 """"""""""
15787 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
15788 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
15789 constant value, variables are not allowed.
15791 Semantics:
15792 """"""""""
15794 This intrinsic is lowered to the ``val``.
15796 .. _int_assume:
15798 '``llvm.assume``' Intrinsic
15799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15801 Syntax:
15802 """""""
15806       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
15808 Overview:
15809 """""""""
15811 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
15812 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
15813 of the code.
15815 Arguments:
15816 """"""""""
15818 The condition which the optimizer may assume is always true.
15820 Semantics:
15821 """"""""""
15823 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
15824 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
15825 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
15826 provided condition are not used for code generation. If the condition is
15827 violated during execution, the behavior is undefined.
15829 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
15830 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
15831 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
15832 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
15833 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
15834 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
15835 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
15836 optimizer.
15838 .. _int_ssa_copy:
15840 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
15841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15843 Syntax:
15844 """""""
15848       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
15850 Arguments:
15851 """"""""""
15853 The first argument is an operand which is used as the returned value.
15855 Overview:
15856 """"""""""
15858 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
15859 operations by copying them and giving them new names.  For example,
15860 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
15861 attach various forms of information to operands that dominate specific
15862 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
15863 renaming forms that require value splits at certain points.
15865 .. _type.test:
15867 '``llvm.type.test``' Intrinsic
15868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15870 Syntax:
15871 """""""
15875       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
15878 Arguments:
15879 """"""""""
15881 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
15882 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
15884 Overview:
15885 """""""""
15887 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
15888 with the given type identifier.
15890 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
15891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15893 Syntax:
15894 """""""
15898       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
15901 Arguments:
15902 """"""""""
15904 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
15905 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
15906 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
15907 <TypeMetadata>`.
15909 Overview:
15910 """""""""
15912 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
15913 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
15914 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
15915 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
15916 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
15917 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
15918 constraint.
15920 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
15921 function returns true as the second element of its return value. (Note that
15922 the function may also return true if the given pointer is not associated
15923 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
15924 element is true, the following rules apply to the first element:
15926 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
15927   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
15928   pointer.
15930 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
15931   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
15933   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
15934      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
15935      metadata.
15937   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
15938      returns an unspecified value without causing side effects.
15940 If the function's return value's second element is false, the value of the
15941 first element is undefined.
15944 '``llvm.donothing``' Intrinsic
15945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15947 Syntax:
15948 """""""
15952       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
15954 Overview:
15955 """""""""
15957 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
15958 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
15959 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
15960 instruction.
15962 Arguments:
15963 """"""""""
15965 None.
15967 Semantics:
15968 """"""""""
15970 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
15971 by codegen.
15973 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
15974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15976 Syntax:
15977 """""""
15981       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
15983 Overview:
15984 """""""""
15986 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
15987 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
15988 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
15989 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
15990 slower) version.
15992 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
15993 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
15994 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
15995 used to represent the slow paths of specialized functions.
15998 Arguments:
15999 """"""""""
16001 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
16002 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
16004 Semantics:
16005 """"""""""
16007 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
16008 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
16009 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
16010 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
16011 the continuation itself is out of scope of the language reference --
16012 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
16013 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
16014 the entire heap.
16016 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
16017 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
16018 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
16020    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
16021    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
16022    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
16023      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
16025 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
16026 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
16027 caller.
16029 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
16030 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
16031 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
16033 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
16034 same calling convention.
16036 .. _deoptimize_lowering:
16038 Lowering:
16039 """""""""
16041 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
16042 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
16043 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
16044 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
16045 arguments of the specified types, and not as varargs.
16048 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
16049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16051 Syntax:
16052 """""""
16056       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
16058 Overview:
16059 """""""""
16061 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
16062 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
16063 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
16064 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
16065 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
16066 equivalent to:
16068 .. code-block:: text
16070   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
16071     %realPred = and i1 %pred, undef
16072     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
16074   leave:
16075     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
16076     ret void
16078   continue:
16079     ret void
16080   }
16083 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
16084 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
16085 see :doc:`FaultMaps`.
16087 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
16088 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
16089 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
16090 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
16091 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
16092 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
16094 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
16097 '``llvm.experimental.widenable.condition``' Intrinsic
16098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16100 Syntax:
16101 """""""
16105       declare i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16107 Overview:
16108 """""""""
16110 This intrinsic represents a "widenable condition" which is
16111 boolean expressions with the following property: whether this
16112 expression is `true` or `false`, the program is correct and
16113 well-defined.
16115 Together with :ref:`deoptimization operand bundles <deopt_opbundles>`,
16116 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` allows frontends to
16117 express guards or checks on optimistic assumptions made during
16118 compilation and represent them as branch instructions on special
16119 conditions.
16121 While this may appear similar in semantics to `undef`, it is very
16122 different in that an invocation produces a particular, singular
16123 value. It is also intended to be lowered late, and remain available
16124 for specific optimizations and transforms that can benefit from its
16125 special properties.
16127 Arguments:
16128 """"""""""
16130 None.
16132 Semantics:
16133 """"""""""
16135 The intrinsic ``@llvm.experimental.widenable.condition()``
16136 returns either `true` or `false`. For each evaluation of a call
16137 to this intrinsic, the program must be valid and correct both if
16138 it returns `true` and if it returns `false`. This allows
16139 transformation passes to replace evaluations of this intrinsic
16140 with either value whenever one is beneficial.
16142 When used in a branch condition, it allows us to choose between
16143 two alternative correct solutions for the same problem, like
16144 in example below:
16146 .. code-block:: text
16148     %cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16149     br i1 %cond, label %solution_1, label %solution_2
16151   label %fast_path:
16152     ; Apply memory-consuming but fast solution for a task.
16154   label %slow_path:
16155     ; Cheap in memory but slow solution.
16157 Whether the result of intrinsic's call is `true` or `false`,
16158 it should be correct to pick either solution. We can switch
16159 between them by replacing the result of
16160 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` with different
16161 `i1` expressions.
16163 This is how it can be used to represent guards as widenable branches:
16165 .. code-block:: text
16167   block:
16168     ; Unguarded instructions
16169     call void @llvm.experimental.guard(i1 %cond, <args...>) ["deopt"(<deopt_args...>)]
16170     ; Guarded instructions
16172 Can be expressed in an alternative equivalent form of explicit branch using
16173 ``@llvm.experimental.widenable.condition``:
16175 .. code-block:: text
16177   block:
16178     ; Unguarded instructions
16179     %widenable_condition = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16180     %guard_condition = and i1 %cond, %widenable_condition
16181     br i1 %guard_condition, label %guarded, label %deopt
16183   guarded:
16184     ; Guarded instructions
16186   deopt:
16187     call type @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"(<deopt_args...>) ]
16189 So the block `guarded` is only reachable when `%cond` is `true`,
16190 and it should be valid to go to the block `deopt` whenever `%cond`
16191 is `true` or `false`.
16193 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` will never throw, thus
16194 it cannot be invoked.
16196 Guard widening:
16197 """""""""""""""
16199 When ``@llvm.experimental.widenable.condition()`` is used in
16200 condition of a guard represented as explicit branch, it is
16201 legal to widen the guard's condition with any additional
16202 conditions.
16204 Guard widening looks like replacement of
16206 .. code-block:: text
16208   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16209   %guard_cond = and i1 %cond, %widenable_cond
16210   br i1 %guard_cond, label %guarded, label %deopt
16212 with
16214 .. code-block:: text
16216   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16217   %new_cond = and i1 %any_other_cond, %widenable_cond
16218   %new_guard_cond = and i1 %cond, %new_cond
16219   br i1 %new_guard_cond, label %guarded, label %deopt
16221 for this branch. Here `%any_other_cond` is an arbitrarily chosen
16222 well-defined `i1` value. By making guard widening, we may
16223 impose stricter conditions on `guarded` block and bail to the
16224 deopt when the new condition is not met.
16226 Lowering:
16227 """""""""
16229 Default lowering strategy is replacing the result of
16230 call of ``@llvm.experimental.widenable.condition``  with
16231 constant `true`. However it is always correct to replace
16232 it with any other `i1` value. Any pass can
16233 freely do it if it can benefit from non-default lowering.
16236 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
16237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16239 Syntax:
16240 """""""
16244       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
16246 Overview:
16247 """""""""
16249 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
16250 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
16251 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
16252 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
16253 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
16255 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
16256 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
16257 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
16258 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
16259 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
16261 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
16262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16264 Syntax:
16265 """""""
16269       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
16271 Overview:
16272 """""""""
16274 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
16275 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
16276 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
16277 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
16278 an infinite loop with no other side effects.
16280 Arguments:
16281 """"""""""
16283 None.
16285 Semantics:
16286 """"""""""
16288 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
16289 has externally observable side effects.
16291 '``llvm.is.constant.*``' Intrinsic
16292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16294 Syntax:
16295 """""""
16297 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.is.constant with any argument type.
16301       declare i1 @llvm.is.constant.i32(i32 %operand) nounwind readnone
16302       declare i1 @llvm.is.constant.f32(float %operand) nounwind readnone
16303       declare i1 @llvm.is.constant.TYPENAME(TYPE %operand) nounwind readnone
16305 Overview:
16306 """""""""
16308 The '``llvm.is.constant``' intrinsic will return true if the argument
16309 is known to be a manifest compile-time constant. It is guaranteed to
16310 fold to either true or false before generating machine code.
16312 Semantics:
16313 """"""""""
16315 This intrinsic generates no code. If its argument is known to be a
16316 manifest compile-time constant value, then the intrinsic will be
16317 converted to a constant true value. Otherwise, it will be converted to
16318 a constant false value.
16320 In particular, note that if the argument is a constant expression
16321 which refers to a global (the address of which _is_ a constant, but
16322 not manifest during the compile), then the intrinsic evaluates to
16323 false.
16325 The result also intentionally depends on the result of optimization
16326 passes -- e.g., the result can change depending on whether a
16327 function gets inlined or not. A function's parameters are
16328 obviously not constant. However, a call like
16329 ``llvm.is.constant.i32(i32 %param)`` *can* return true after the
16330 function is inlined, if the value passed to the function parameter was
16331 a constant.
16333 On the other hand, if constant folding is not run, it will never
16334 evaluate to true, even in simple cases.
16336 Stack Map Intrinsics
16337 --------------------
16339 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
16340 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
16341 are described in :doc:`StackMaps`.
16343 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
16344 -------------------------------------
16346 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
16347 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
16349 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
16351 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16354 Syntax:
16355 """""""
16357 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
16358 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
16359 support all bit widths however.
16363       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
16364                                                                        i8* <src>,
16365                                                                        i32 <len>,
16366                                                                        i32 <element_size>)
16367       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
16368                                                                        i8* <src>,
16369                                                                        i64 <len>,
16370                                                                        i32 <element_size>)
16372 Overview:
16373 """""""""
16375 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
16376 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
16377 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
16378 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
16379 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
16381 Arguments:
16382 """"""""""
16384 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
16385 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
16386 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
16387 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
16389 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
16390 target-specific atomic access size limit.
16392 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
16393 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
16394 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
16396 Semantics:
16397 """"""""""
16399 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
16400 memory from the source location to the destination location. These locations are not
16401 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
16402 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
16403 aligned at an ``element_size`` boundary.
16405 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
16406 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
16407 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
16408 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
16410 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
16411 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
16412 destination.
16414 Lowering:
16415 """""""""
16417 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
16418 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
16419 is replaced with an actual element size.
16421 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
16423 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16426 Syntax:
16427 """""""
16429 This is an overloaded intrinsic. You can use
16430 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
16431 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
16435       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
16436                                                                         i8* <src>,
16437                                                                         i32 <len>,
16438                                                                         i32 <element_size>)
16439       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
16440                                                                         i8* <src>,
16441                                                                         i64 <len>,
16442                                                                         i32 <element_size>)
16444 Overview:
16445 """""""""
16447 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
16448 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
16449 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
16450 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
16451 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
16452 integer multiple of the ``element_size`` in size.
16454 Arguments:
16455 """"""""""
16457 The first three arguments are the same as they are in the
16458 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
16459 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
16460 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
16461 behaviour of the intrinsic is undefined.
16463 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
16464 greater than a target-specific atomic access size limit.
16466 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
16467 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
16468 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
16469 boundary.
16471 Semantics:
16472 """"""""""
16474 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
16475 of memory from the source location to the destination location. These locations
16476 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
16477 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
16478 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
16480 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
16481 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
16482 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
16483 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
16484 specified.
16486 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
16487 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
16488 destination.
16490 Lowering:
16491 """""""""
16493 In the most general case call to the
16494 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
16495 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
16496 actual element size.
16498 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
16500 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
16502 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
16503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16505 Syntax:
16506 """""""
16508 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
16509 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
16510 support all bit widths however.
16514       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
16515                                                                   i8 <value>,
16516                                                                   i32 <len>,
16517                                                                   i32 <element_size>)
16518       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
16519                                                                   i8 <value>,
16520                                                                   i64 <len>,
16521                                                                   i32 <element_size>)
16523 Overview:
16524 """""""""
16526 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
16527 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
16528 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
16529 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
16530 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
16532 Arguments:
16533 """"""""""
16535 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
16536 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
16537 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
16538 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
16540 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
16541 target-specific atomic access size limit.
16543 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
16544 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
16545 the destination pointer is aligned to that boundary.
16547 Semantics:
16548 """"""""""
16550 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
16551 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
16552 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
16553 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
16555 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
16556 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
16557 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
16558 when specified.
16560 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
16561 provided by a set of unordered stores to the destination.
16563 Lowering:
16564 """""""""
16566 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
16567 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
16568 is replaced with an actual element size.
16570 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.
16572 Objective-C ARC Runtime Intrinsics
16573 ----------------------------------
16575 LLVM provides intrinsics that lower to Objective-C ARC runtime entry points.
16576 LLVM is aware of the semantics of these functions, and optimizes based on that
16577 knowledge. You can read more about the details of Objective-C ARC `here
16578 <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html>`_.
16580 '``llvm.objc.autorelease``' Intrinsic
16581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16583 Syntax:
16584 """""""
16587       declare i8* @llvm.objc.autorelease(i8*)
16589 Lowering:
16590 """""""""
16592 Lowers to a call to `objc_autorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autorelease>`_.
16594 '``llvm.objc.autoreleasePoolPop``' Intrinsic
16595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16597 Syntax:
16598 """""""
16601       declare void @llvm.objc.autoreleasePoolPop(i8*)
16603 Lowering:
16604 """""""""
16606 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPop <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpop-void-pool>`_.
16608 '``llvm.objc.autoreleasePoolPush``' Intrinsic
16609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16611 Syntax:
16612 """""""
16615       declare i8* @llvm.objc.autoreleasePoolPush()
16617 Lowering:
16618 """""""""
16620 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPush <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpush-void>`_.
16622 '``llvm.objc.autoreleaseReturnValue``' Intrinsic
16623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16625 Syntax:
16626 """""""
16629       declare i8* @llvm.objc.autoreleaseReturnValue(i8*)
16631 Lowering:
16632 """""""""
16634 Lowers to a call to `objc_autoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autoreleasereturnvalue>`_.
16636 '``llvm.objc.copyWeak``' Intrinsic
16637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16639 Syntax:
16640 """""""
16643       declare void @llvm.objc.copyWeak(i8**, i8**)
16645 Lowering:
16646 """""""""
16648 Lowers to a call to `objc_copyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-copyweak-id-dest-id-src>`_.
16650 '``llvm.objc.destroyWeak``' Intrinsic
16651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16653 Syntax:
16654 """""""
16657       declare void @llvm.objc.destroyWeak(i8**)
16659 Lowering:
16660 """""""""
16662 Lowers to a call to `objc_destroyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-destroyweak-id-object>`_.
16664 '``llvm.objc.initWeak``' Intrinsic
16665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16667 Syntax:
16668 """""""
16671       declare i8* @llvm.objc.initWeak(i8**, i8*)
16673 Lowering:
16674 """""""""
16676 Lowers to a call to `objc_initWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-initweak>`_.
16678 '``llvm.objc.loadWeak``' Intrinsic
16679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16681 Syntax:
16682 """""""
16685       declare i8* @llvm.objc.loadWeak(i8**)
16687 Lowering:
16688 """""""""
16690 Lowers to a call to `objc_loadWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweak>`_.
16692 '``llvm.objc.loadWeakRetained``' Intrinsic
16693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16695 Syntax:
16696 """""""
16699       declare i8* @llvm.objc.loadWeakRetained(i8**)
16701 Lowering:
16702 """""""""
16704 Lowers to a call to `objc_loadWeakRetained <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweakretained>`_.
16706 '``llvm.objc.moveWeak``' Intrinsic
16707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16709 Syntax:
16710 """""""
16713       declare void @llvm.objc.moveWeak(i8**, i8**)
16715 Lowering:
16716 """""""""
16718 Lowers to a call to `objc_moveWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-moveweak-id-dest-id-src>`_.
16720 '``llvm.objc.release``' Intrinsic
16721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16723 Syntax:
16724 """""""
16727       declare void @llvm.objc.release(i8*)
16729 Lowering:
16730 """""""""
16732 Lowers to a call to `objc_release <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-release-id-value>`_.
16734 '``llvm.objc.retain``' Intrinsic
16735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16737 Syntax:
16738 """""""
16741       declare i8* @llvm.objc.retain(i8*)
16743 Lowering:
16744 """""""""
16746 Lowers to a call to `objc_retain <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retain>`_.
16748 '``llvm.objc.retainAutorelease``' Intrinsic
16749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16751 Syntax:
16752 """""""
16755       declare i8* @llvm.objc.retainAutorelease(i8*)
16757 Lowering:
16758 """""""""
16760 Lowers to a call to `objc_retainAutorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautorelease>`_.
16762 '``llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue``' Intrinsic
16763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16765 Syntax:
16766 """""""
16769       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue(i8*)
16771 Lowering:
16772 """""""""
16774 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasereturnvalue>`_.
16776 '``llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue``' Intrinsic
16777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16779 Syntax:
16780 """""""
16783       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue(i8*)
16785 Lowering:
16786 """""""""
16788 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleasedReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasedreturnvalue>`_.
16790 '``llvm.objc.retainBlock``' Intrinsic
16791 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16793 Syntax:
16794 """""""
16797       declare i8* @llvm.objc.retainBlock(i8*)
16799 Lowering:
16800 """""""""
16802 Lowers to a call to `objc_retainBlock <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainblock>`_.
16804 '``llvm.objc.storeStrong``' Intrinsic
16805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16807 Syntax:
16808 """""""
16811       declare void @llvm.objc.storeStrong(i8**, i8*)
16813 Lowering:
16814 """""""""
16816 Lowers to a call to `objc_storeStrong <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-storestrong-id-object-id-value>`_.
16818 '``llvm.objc.storeWeak``' Intrinsic
16819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16821 Syntax:
16822 """""""
16825       declare i8* @llvm.objc.storeWeak(i8**, i8*)
16827 Lowering:
16828 """""""""
16830 Lowers to a call to `objc_storeWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-storeweak>`_.