[DWARF] Fix referencing Range List Tables from CUs for DWARF64.
[llvm-complete.git] / docs / LangRef.rst
blobff4561026646babc41df36958a814cf98093a562
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
9 Abstract
10 ========
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
19 Introduction
20 ============
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
43 .. _wellformed:
45 Well-Formedness
46 ---------------
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
53 .. code-block:: llvm
55     %x = add i32 1, %x
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
64 .. _identifiers:
66 Identifiers
67 ===========
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global values to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
105 The easy way:
107 .. code-block:: llvm
109     %result = mul i32 %X, 8
111 After strength reduction:
113 .. code-block:: llvm
115     %result = shl i32 %X, 3
117 And the hard way:
119 .. code-block:: llvm
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
141 High Level Structure
142 ====================
144 Module Structure
145 ----------------
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
154 .. code-block:: llvm
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8*...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
187 .. _linkage:
189 Linkage Types
190 -------------
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with a private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
244 .. _linkage_appending:
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
254     Unfortunately this doesn't correspond to any feature in .o files, so it
255     can only be used for variables like ``llvm.global_ctors`` which llvm
256     interprets specially.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``external``
271     If none of the above identifiers are used, the global is externally
272     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
273     resolve external symbol references.
275 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
276 other than ``external`` or ``extern_weak``.
278 .. _callingconv:
280 Calling Conventions
281 -------------------
283 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
284 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
285 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
286 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
287 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
288 added in the future:
290 "``ccc``" - The C calling convention
291     This calling convention (the default if no other calling convention
292     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
293     convention supports varargs function calls and tolerates some
294     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
295     the function (as does normal C).
296 "``fastcc``" - The fast calling convention
297     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
298     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
299     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
300     code for the target, without having to conform to an externally
301     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
302     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
303     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
304     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
305     match the prototype of the function definition.
306 "``coldcc``" - The cold calling convention
307     This calling convention attempts to make code in the caller as
308     efficient as possible under the assumption that the call is not
309     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
310     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
311     This calling convention does not support varargs and requires the
312     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
313     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
314     calls for inlining.
315 "``cc 10``" - GHC convention
316     This calling convention has been implemented specifically for use by
317     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
318     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
319     by disabling callee save registers. This calling convention should
320     not be used lightly but only for specific situations such as an
321     alternative to the *register pinning* performance technique often
322     used when implementing functional programming languages. At the
323     moment only X86 supports this convention and it has the following
324     limitations:
326     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
327        floating-point types are supported.
328     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
329        floating-point parameters.
331     This calling convention supports `tail call
332     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
333     caller and callee are using it.
334 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
335     This calling convention has been implemented specifically for use by
336     the `High-Performance Erlang
337     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
338     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
339     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
340     registers for argument passing than the ordinary C calling
341     convention and defines no callee-saved registers. The calling
342     convention properly supports `tail call
343     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
344     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
345     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
346     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
347     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
348     bit).
349 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
350     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
351     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
352     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
353     platform's customary return register.
354 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
355     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
356     sequence in place of a call site. This convention forces the call
357     arguments into registers but allows them to be dynamically
358     allocated. This can currently only be used with calls to
359     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
360     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
361 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
362     This calling convention attempts to make the code in the caller as
363     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
364     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
365     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
366     burden of saving and recovering a large register set before and after the
367     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
368     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
369     apply for values returned in callee-saved registers.
371     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
372       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
373       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
375     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
376     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
377     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
378     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
379     registers, which haven't already been saved by the caller. The
380     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
381     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
382     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
383     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
384     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
385     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
387     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
388     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
389     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
390     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
391     by other runtimes in the future too. The current implementation only
392     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
393     future.
394 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
395     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
396     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
397     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
398     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
399     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
400     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
401     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
402     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
403     returned in callee-saved registers.
405     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
406       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
407       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
409     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
410     that don't need to call out to any other functions.
412     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
413     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
414     experimental at this time.
415 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
416     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
417     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
418     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
419     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
420     sequence.
422     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
423     preserving as many registers as possible (all the registers that are
424     preserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
426     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
427     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
428     caller/callee-saved registers.
430     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
431     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
433     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
434       RDI and RAX.
435 "``swiftcc``" - This calling convention is used for Swift language.
436     - On X86-64 RCX and R8 are available for additional integer returns, and
437       XMM2 and XMM3 are available for additional FP/vector returns.
438     - On iOS platforms, we use AAPCS-VFP calling convention.
439 "``cc <n>``" - Numbered convention
440     Any calling convention may be specified by number, allowing
441     target-specific calling conventions to be used. Target specific
442     calling conventions start at 64.
444 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
445 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
446 convention.
448 .. _visibilitystyles:
450 Visibility Styles
451 -----------------
453 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
454 styles:
456 "``default``" - Default style
457     On targets that use the ELF object file format, default visibility
458     means that the declaration is visible to other modules and, in
459     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
460     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
461     to other modules. Default visibility corresponds to "external
462     linkage" in the language.
463 "``hidden``" - Hidden style
464     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
465     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
466     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
467     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
468     library) can reference it directly.
469 "``protected``" - Protected style
470     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
471     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
472     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
473     cannot be overridden by another module.
475 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
476 visibility.
478 .. _dllstorageclass:
480 DLL Storage Classes
481 -------------------
483 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
484 DLL storage class:
486 ``dllimport``
487     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
488     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
489     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
490     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
491 ``dllexport``
492     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
493     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
494     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
495     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
496     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
497     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
499 .. _tls_model:
501 Thread Local Storage Models
502 ---------------------------
504 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
505 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
506 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
507 TLS model may be specified:
509 ``localdynamic``
510     For variables that are only used within the current shared library.
511 ``initialexec``
512     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
513 ``localexec``
514     For variables defined in the executable and only used within it.
516 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
518 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
519 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
520 more information on under which circumstances the different models may
521 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
522 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
524 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
525 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
527 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
528 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
530 .. _runtime_preemption_model:
532 Runtime Preemption Specifiers
533 -----------------------------
535 Global variables, functions and aliases may have an optional runtime preemption
536 specifier. If a preemption specifier isn't given explicitly, then a
537 symbol is assumed to be ``dso_preemptable``.
539 ``dso_preemptable``
540     Indicates that the function or variable may be replaced by a symbol from
541     outside the linkage unit at runtime.
543 ``dso_local``
544     The compiler may assume that a function or variable marked as ``dso_local``
545     will resolve to a symbol within the same linkage unit. Direct access will
546     be generated even if the definition is not within this compilation unit.
548 .. _namedtypes:
550 Structure Types
551 ---------------
553 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
554 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
555 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
556 to forward declare a type that is not yet available.
558 An example of an identified structure specification is:
560 .. code-block:: llvm
562     %mytype = type { %mytype*, i32 }
564 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
565 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
567 .. _nointptrtype:
569 Non-Integral Pointer Type
570 -------------------------
572 Note: non-integral pointer types are a work in progress, and they should be
573 considered experimental at this time.
575 LLVM IR optionally allows the frontend to denote pointers in certain address
576 spaces as "non-integral" via the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
577 Non-integral pointer types represent pointers that have an *unspecified* bitwise
578 representation; that is, the integral representation may be target dependent or
579 unstable (not backed by a fixed integer).
581 ``inttoptr`` instructions converting integers to non-integral pointer types are
582 ill-typed, and so are ``ptrtoint`` instructions converting values of
583 non-integral pointer types to integers.  Vector versions of said instructions
584 are ill-typed as well.
586 .. _globalvars:
588 Global Variables
589 ----------------
591 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
592 instead of run-time.
594 Global variable definitions must be initialized.
596 Global variables in other translation units can also be declared, in which
597 case they don't have an initializer.
599 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
600 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified. If there
601 is a mismatch between the explicit or inferred section information for the
602 variable declaration and its definition the resulting behavior is undefined.
604 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
605 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
606 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
607 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
608 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
609 variable.
611 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
612 constant, even if the final definition of the global is not. This
613 capability can be used to enable slightly better optimization of the
614 program, but requires the language definition to guarantee that
615 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
616 units that do not include the definition.
618 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
619 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
620 always define a pointer to their "content" type because they describe a
621 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
622 pointers.
624 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
625 that the address is not significant, only the content. Constants marked
626 like this can be merged with other constants if they have the same
627 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
628 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
629 whose address is significant.
631 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
632 not be significant within the module.
634 A global variable may be declared to reside in a target-specific
635 numbered address space. For targets that support them, address spaces
636 may affect how optimizations are performed and/or what target
637 instructions are used to access the variable. The default address space
638 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
640 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
641 target supports it, it will emit globals to the section specified.
642 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
643 support.
645 External declarations may have an explicit section specified. Section
646 information is retained in LLVM IR for targets that make use of this
647 information. Attaching section information to an external declaration is an
648 assertion that its definition is located in the specified section. If the
649 definition is located in a different section, the behavior is undefined.
651 By default, global initializers are optimized by assuming that global
652 variables defined within the module are not modified from their
653 initial values before the start of the global initializer. This is
654 true even for variables potentially accessible from outside the
655 module, including those with external linkage or appearing in
656 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
657 by marking the variable with ``externally_initialized``.
659 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
660 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
661 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
662 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
663 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
664 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
665 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
666 assume that the globals are densely packed in their section and try to
667 iterate over them as an array, alignment padding would break this
668 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
670 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
671 an optional :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`,
672 an optional :ref:`global attributes <glattrs>` and
673 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`.
675 Variables and aliases can have a
676 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
678 :ref:`Scalable vectors <t_vector>` cannot be global variables or members of
679 structs or arrays because their size is unknown at compile time.
681 Syntax::
683       @<GlobalVarName> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility]
684                          [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
685                          [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace]
686                          [ExternallyInitialized]
687                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
688                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
689                          [, align <Alignment>] (, !name !N)*
691 For example, the following defines a global in a numbered address space
692 with an initializer, section, and alignment:
694 .. code-block:: llvm
696     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
698 The following example just declares a global variable
700 .. code-block:: llvm
702    @G = external global i32
704 The following example defines a thread-local global with the
705 ``initialexec`` TLS model:
707 .. code-block:: llvm
709     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
711 .. _functionstructure:
713 Functions
714 ---------
716 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
717 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`runtime preemption
718 specifier <runtime_preemption_model>`,  an optional :ref:`visibility
719 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
720 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
721 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
722 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
723 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
724 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
725 an optional address space, an optional section, an optional alignment,
726 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
727 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
728 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
729 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
730 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
731 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
733 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
734 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility style
735 <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`, an
736 optional :ref:`calling convention <callingconv>`, an optional ``unnamed_addr``
737 or ``local_unnamed_addr`` attribute, an optional address space, a return type,
738 an optional :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function name, a possibly
739 empty list of arguments, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
740 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, and an optional
741 :ref:`prologue <prologuedata>`.
743 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
744 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
745 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
746 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
747 function return). If an explicit label name is not provided, a block is assigned
748 an implicit numbered label, using the next value from the same counter as used
749 for unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a
750 function entry block does not have an explicit label, it will be assigned label
751 "%0", then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc. If a
752 numeric label is explicitly specified, it must match the numeric label that
753 would be used implicitly.
755 The first basic block in a function is special in two ways: it is
756 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
757 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
758 the entry block of a function). Because the block can have no
759 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
761 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
762 target supports it, it will emit functions to the section specified.
763 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
765 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
766 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
767 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
768 is specified, the function is forced to have at least that much
769 alignment. All alignments must be a power of 2.
771 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
772 be significant and two identical functions can be merged.
774 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
775 not be significant within the module.
777 If an explicit address space is not given, it will default to the program
778 address space from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
780 Syntax::
782     define [linkage] [PreemptionSpecifier] [visibility] [DLLStorageClass]
783            [cconv] [ret attrs]
784            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
785            [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace] [fn Attrs]
786            [section "name"] [comdat [($name)]] [align N] [gc] [prefix Constant]
787            [prologue Constant] [personality Constant] (!name !N)* { ... }
789 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
790 argument is of the following form:
792 Syntax::
794    <type> [parameter Attrs] [name]
797 .. _langref_aliases:
799 Aliases
800 -------
802 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
803 are just a new symbol and metadata for an existing position.
805 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
806 constant expression.
808 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
809 :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`, an optional
810 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
811 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
813 Syntax::
815     @<Name> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
817 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
818 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
819 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
821 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
822 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
823 to the same content.
825 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
826 not be significant within the module.
828 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
829 some can only be checked when producing an object file:
831 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
832   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
834 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
835   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
836   object file.
838 * No global value in the expression can be a declaration, since that
839   would require a relocation, which is not possible.
841 .. _langref_ifunc:
843 IFuncs
844 -------
846 IFuncs, like as aliases, don't create any new data or func. They are just a new
847 symbol that dynamic linker resolves at runtime by calling a resolver function.
849 IFuncs have a name and a resolver that is a function called by dynamic linker
850 that returns address of another function associated with the name.
852 IFunc may have an optional :ref:`linkage type <linkage>` and an optional
853 :ref:`visibility style <visibility>`.
855 Syntax::
857     @<Name> = [Linkage] [Visibility] ifunc <IFuncTy>, <ResolverTy>* @<Resolver>
860 .. _langref_comdats:
862 Comdats
863 -------
865 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
867 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
868 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
869 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
870 aliasee computes to, if any.
872 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
873 choose between keys in two different object files.
875 Syntax::
877     $<Name> = comdat SelectionKind
879 The selection kind must be one of the following:
881 ``any``
882     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
883 ``exactmatch``
884     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
885     same data.
886 ``largest``
887     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
888 ``noduplicates``
889     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
890 ``samesize``
891     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
892     same amount of data.
894 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs, and ELF and WebAssembly
895 only support ``any`` as a selection kind.
897 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
898 the COMDAT key's section is the largest:
900 .. code-block:: text
902    $foo = comdat largest
903    @foo = global i32 2, comdat($foo)
905    define void @bar() comdat($foo) {
906      ret void
907    }
909 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
910 the global name:
912 .. code-block:: text
914   $foo = comdat any
915   @foo = global i32 2, comdat
918 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
919 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
920 and another COMDAT section with selection kind
921 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
922 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
924 There are some restrictions on the properties of the global object.
925 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
926 targeting COFF.
927 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
928 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
929 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
930 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
931 if a collision occurs in the symbol table.
933 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
934 For example:
936 .. code-block:: text
938    $foo = comdat any
939    $bar = comdat any
940    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
941    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
943 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
944 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
945 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
946 sections.
948 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
949 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
950 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
951 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
952 is supplied to `llc`).
954 .. _namedmetadatastructure:
956 Named Metadata
957 --------------
959 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
960 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
961 operands for a named metadata.
963 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
964    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
965    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
966    are still valid, which allows any character to be part of a name.
968 Syntax::
970     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
971     !0 = !{!"zero"}
972     !1 = !{!"one"}
973     !2 = !{!"two"}
974     ; A named metadata.
975     !name = !{!0, !1, !2}
977 .. _paramattrs:
979 Parameter Attributes
980 --------------------
982 The return type and each parameter of a function type may have a set of
983 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
984 used to communicate additional information about the result or
985 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
986 of the function, not of the function type, so functions with different
987 parameter attributes can have the same function type.
989 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
990 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
991 For example:
993 .. code-block:: llvm
995     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
996     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
997     declare signext i8 @returns_signed_char()
999 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
1000 ``readonly``) come immediately after the argument list.
1002 Currently, only the following parameter attributes are defined:
1004 ``zeroext``
1005     This indicates to the code generator that the parameter or return
1006     value should be zero-extended to the extent required by the target's
1007     ABI by the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
1008 ``signext``
1009     This indicates to the code generator that the parameter or return
1010     value should be sign-extended to the extent required by the target's
1011     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
1012     the callee (for a return value).
1013 ``inreg``
1014     This indicates that this parameter or return value should be treated
1015     in a special target-dependent fashion while emitting code for
1016     a function call or return (usually, by putting it in a register as
1017     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
1018     two different kinds of registers). Use of this attribute is
1019     target-specific.
1020 ``byval`` or ``byval(<ty>)``
1021     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
1022     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
1023     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
1024     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
1025     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
1026     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
1027     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
1028     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
1029     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
1030     values.
1032     The byval attribute also supports an optional type argument, which must be
1033     the same as the pointee type of the argument.
1035     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
1036     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
1037     form and the known alignment of the pointer specified to the call
1038     site. If the alignment is not specified, then the code generator
1039     makes a target-specific assumption.
1041 .. _attr_inalloca:
1043 ``inalloca``
1045     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
1046     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
1047     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
1048     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
1049     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
1050     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
1052     An argument allocation may be used by a call at most once because
1053     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
1054     used in conjunction with other attributes that affect argument
1055     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
1056     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
1057     large aggregate return values, which means that frontend authors
1058     must lower them with ``sret`` pointers.
1060     When the call site is reached, the argument allocation must have
1061     been the most recent stack allocation that is still live, or the
1062     behavior is undefined. It is possible to allocate additional stack
1063     space after an argument allocation and before its call site, but it
1064     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
1065     <int_stackrestore>`.
1067     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
1068     attribute.
1070 ``sret``
1071     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
1072     structure that is the return value of the function in the source
1073     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
1074     loads and stores to the structure may be assumed by the callee not
1075     to trap and to be properly aligned. This is not a valid attribute
1076     for return values.
1078 .. _attr_align:
1080 ``align <n>``
1081     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
1082     have the specified alignment.  If the pointer value does not have the
1083     specified alignment, behavior is undefined.
1085     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
1086     ``byval`` attribute, which are documented there.
1088 .. _noalias:
1090 ``noalias``
1091     This indicates that objects accessed via pointer values
1092     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
1093     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
1094     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
1095     also has additional semantics described below. The caller shares the
1096     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
1097     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
1098     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
1100     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1101     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1103     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1104     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1105     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1106     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1107     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1108     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1109     storage for any other object accessible to the caller.
1111 ``nocapture``
1112     This indicates that the callee does not make any copies of the
1113     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1114     attribute for return values.  Addresses used in volatile operations
1115     are considered to be captured.
1117 .. _nest:
1119 ``nest``
1120     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1121     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1122     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1124 ``returned``
1125     This indicates that the function always returns the argument as its return
1126     value. This is a hint to the optimizer and code generator used when
1127     generating the caller, allowing value propagation, tail call optimization,
1128     and omission of register saves and restores in some cases; it is not
1129     checked or enforced when generating the callee. The parameter and the
1130     function return type must be valid operands for the
1131     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
1132     return values and can only be applied to one parameter.
1134 ``nonnull``
1135     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1136     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1137     checked or enforced by LLVM; if the parameter or return pointer is null,
1138     the behavior is undefined.
1140 ``dereferenceable(<n>)``
1141     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1142     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1143     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1144     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1145     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1146     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1147     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1148     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1149     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1151 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1152     This indicates that the parameter or return value isn't both
1153     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1154     time. All non-null pointers tagged with
1155     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1156     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1157     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1158     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1159     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1160     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1161     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1162     pointer typed parameters.
1164 ``swiftself``
1165     This indicates that the parameter is the self/context parameter. This is not
1166     a valid attribute for return values and can only be applied to one
1167     parameter.
1169 ``swifterror``
1170     This attribute is motivated to model and optimize Swift error handling. It
1171     can be applied to a parameter with pointer to pointer type or a
1172     pointer-sized alloca. At the call site, the actual argument that corresponds
1173     to a ``swifterror`` parameter has to come from a ``swifterror`` alloca or
1174     the ``swifterror`` parameter of the caller. A ``swifterror`` value (either
1175     the parameter or the alloca) can only be loaded and stored from, or used as
1176     a ``swifterror`` argument. This is not a valid attribute for return values
1177     and can only be applied to one parameter.
1179     These constraints allow the calling convention to optimize access to
1180     ``swifterror`` variables by associating them with a specific register at
1181     call boundaries rather than placing them in memory. Since this does change
1182     the calling convention, a function which uses the ``swifterror`` attribute
1183     on a parameter is not ABI-compatible with one which does not.
1185     These constraints also allow LLVM to assume that a ``swifterror`` argument
1186     does not alias any other memory visible within a function and that a
1187     ``swifterror`` alloca passed as an argument does not escape.
1189 ``immarg``
1190     This indicates the parameter is required to be an immediate
1191     value. This must be a trivial immediate integer or floating-point
1192     constant. Undef or constant expressions are not valid. This is
1193     only valid on intrinsic declarations and cannot be applied to a
1194     call site or arbitrary function.
1196 .. _gc:
1198 Garbage Collector Strategy Names
1199 --------------------------------
1201 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1202 string:
1204 .. code-block:: llvm
1206     define void @f() gc "name" { ... }
1208 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1209 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1210 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1211 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1212 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1213 which can interoperate with a collector provided externally.
1215 .. _prefixdata:
1217 Prefix Data
1218 -----------
1220 Prefix data is data associated with a function which the code
1221 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1222 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1223 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1224 available through the function pointer while still allowing the
1225 function pointer to be called.
1227 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1228 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1229 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1230 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1231 with a single ``i32``,
1233 .. code-block:: llvm
1235     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1237 The prefix data can be referenced as,
1239 .. code-block:: llvm
1241     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1242     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1243     %b = load i32, i32* %a
1245 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1246 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1247 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1248 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1249 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1250 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1251 data.
1253 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1254 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1255 optimizers but will not be emitted in the object file.
1257 .. _prologuedata:
1259 Prologue Data
1260 -------------
1262 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1263 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1264 function hot-patching and instrumentation.
1266 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1267 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1268 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1269 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1270 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1271 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1272 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1273 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1275 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1276 which encodes the ``nop`` instruction:
1278 .. code-block:: text
1280     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1282 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1283 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1284 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1286 .. code-block:: text
1288     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1290     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1292 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1293 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1294 optimizers but will not be emitted in the object file.
1296 .. _personalityfn:
1298 Personality Function
1299 --------------------
1301 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1302 to use for exception handling.
1304 .. _attrgrp:
1306 Attribute Groups
1307 ----------------
1309 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1310 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1311 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1312 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1313 group will capture the important command line flags used to build that file.
1315 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1316 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1317 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1318 different groups are merged.
1320 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1321 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1323 .. code-block:: llvm
1325    ; Target-independent attributes:
1326    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1328    ; Target-dependent attributes:
1329    attributes #1 = { "no-sse" }
1331    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1332    define void @f() #0 #1 { ... }
1334 .. _fnattrs:
1336 Function Attributes
1337 -------------------
1339 Function attributes are set to communicate additional information about
1340 a function. Function attributes are considered to be part of the
1341 function, not of the function type, so functions with different function
1342 attributes can have the same function type.
1344 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1345 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1346 example:
1348 .. code-block:: llvm
1350     define void @f() noinline { ... }
1351     define void @f() alwaysinline { ... }
1352     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1353     define void @f() optsize { ... }
1355 ``alignstack(<n>)``
1356     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1357     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1358     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1359     parentheses.
1360 ``allocsize(<EltSizeParam>[, <NumEltsParam>])``
1361     This attribute indicates that the annotated function will always return at
1362     least a given number of bytes (or null). Its arguments are zero-indexed
1363     parameter numbers; if one argument is provided, then it's assumed that at
1364     least ``CallSite.Args[EltSizeParam]`` bytes will be available at the
1365     returned pointer. If two are provided, then it's assumed that
1366     ``CallSite.Args[EltSizeParam] * CallSite.Args[NumEltsParam]`` bytes are
1367     available. The referenced parameters must be integer types. No assumptions
1368     are made about the contents of the returned block of memory.
1369 ``alwaysinline``
1370     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1371     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1372     inlining size threshold for this caller.
1373 ``builtin``
1374     This indicates that the callee function at a call site should be
1375     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1376     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1377     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1378     attribute.
1379 ``cold``
1380     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1381     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1382     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1383     weight.
1384 ``convergent``
1385     In some parallel execution models, there exist operations that cannot be
1386     made control-dependent on any additional values.  We call such operations
1387     ``convergent``, and mark them with this attribute.
1389     The ``convergent`` attribute may appear on functions or call/invoke
1390     instructions.  When it appears on a function, it indicates that calls to
1391     this function should not be made control-dependent on additional values.
1392     For example, the intrinsic ``llvm.nvvm.barrier0`` is ``convergent``, so
1393     calls to this intrinsic cannot be made control-dependent on additional
1394     values.
1396     When it appears on a call/invoke, the ``convergent`` attribute indicates
1397     that we should treat the call as though we're calling a convergent
1398     function.  This is particularly useful on indirect calls; without this we
1399     may treat such calls as though the target is non-convergent.
1401     The optimizer may remove the ``convergent`` attribute on functions when it
1402     can prove that the function does not execute any convergent operations.
1403     Similarly, the optimizer may remove ``convergent`` on calls/invokes when it
1404     can prove that the call/invoke cannot call a convergent function.
1405 ``inaccessiblememonly``
1406     This attribute indicates that the function may only access memory that
1407     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1408     of ``readnone``. If the function reads or writes other memory, the
1409     behavior is undefined.
1410 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1411     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1412     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1413     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``. If the
1414     function reads or writes other memory, the behavior is undefined.
1415 ``inlinehint``
1416     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1417     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1418     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1419     inliner.
1420 ``jumptable``
1421     This attribute indicates that the function should be added to a
1422     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1423     references to this function should be replaced with a reference to the
1424     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1425     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1426     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1427     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1428 ``minsize``
1429     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1430     passes make choices that keep the code size of this function as small
1431     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1432     performance in order to minimize the size of the generated code.
1433 ``naked``
1434     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1435     function. This can have very system-specific consequences.
1436 ``no-jump-tables``
1437     When this attribute is set to true, the jump tables and lookup tables that
1438     can be generated from a switch case lowering are disabled.
1439 ``nobuiltin``
1440     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1441     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1442     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1443     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1444     and on function declarations and definitions.
1445 ``noduplicate``
1446     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1447     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1448     within its parent function, but may not be duplicated within
1449     its parent function.
1451     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1452     be an inlining candidate, provided that the call is not
1453     duplicated by inlining. That implies that the function has
1454     internal linkage and only has one call site, so the original
1455     call is dead after inlining.
1456 ``nofree``
1457     This function attribute indicates that the function does not, directly or
1458     indirectly, call a memory-deallocation function (free, for example). As a
1459     result, uncaptured pointers that are known to be dereferenceable prior to a
1460     call to a function with the ``nofree`` attribute are still known to be
1461     dereferenceable after the call (the capturing condition is necessary in
1462     environments where the function might communicate the pointer to another thread
1463     which then deallocates the memory).
1464 ``noimplicitfloat``
1465     This attributes disables implicit floating-point instructions.
1466 ``noinline``
1467     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1468     function in any situation. This attribute may not be used together
1469     with the ``alwaysinline`` attribute.
1470 ``nonlazybind``
1471     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1472     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1473     startup time if the function is not called during program startup.
1474 ``noredzone``
1475     This attribute indicates that the code generator should not use a
1476     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1477 ``indirect-tls-seg-refs``
1478     This attribute indicates that the code generator should not use
1479     direct TLS access through segment registers, even if the
1480     target-specific ABI normally permits it.
1481 ``noreturn``
1482     This function attribute indicates that the function never returns
1483     normally, hence through a return instruction. This produces undefined
1484     behavior at runtime if the function ever does dynamically return. Annotated
1485     functions may still raise an exception, i.a., ``nounwind`` is not implied.
1486 ``norecurse``
1487     This function attribute indicates that the function does not call itself
1488     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1489     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1490 ``willreturn``
1491     This function attribute indicates that a call of this function will
1492     either exhibit undefined behavior or comes back and continues execution
1493     at a point in the existing call stack that includes the current invocation.
1494     Annotated functions may still raise an exception, i.a., ``nounwind`` is not implied.
1495     If an invocation of an annotated function does not return control back
1496     to a point in the call stack, the behavior is undefined.
1497 ``nosync``
1498     This function attribute indicates that the function does not communicate
1499     (synchronize) with another thread through memory or other well-defined means.
1500     Synchronization is considered possible in the presence of `atomic` accesses
1501     that enforce an order, thus not "unordered" and "monotonic", `volatile` accesses,
1502     as well as `convergent` function calls. Note that through `convergent` function calls
1503     non-memory communication, e.g., cross-lane operations, are possible and are also
1504     considered synchronization. However `convergent` does not contradict `nosync`.
1505     If an annotated function does ever synchronize with another thread,
1506     the behavior is undefined.
1507 ``nounwind``
1508     This function attribute indicates that the function never raises an
1509     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1510     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1511     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1512     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1513     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1514 ``"null-pointer-is-valid"``
1515    If ``"null-pointer-is-valid"`` is set to ``"true"``, then ``null`` address
1516    in address-space 0 is considered to be a valid address for memory loads and
1517    stores. Any analysis or optimization should not treat dereferencing a
1518    pointer to ``null`` as undefined behavior in this function.
1519    Note: Comparing address of a global variable to ``null`` may still
1520    evaluate to false because of a limitation in querying this attribute inside
1521    constant expressions.
1522 ``optforfuzzing``
1523     This attribute indicates that this function should be optimized
1524     for maximum fuzzing signal.
1525 ``optnone``
1526     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1527     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1528     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1529     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1530     attribute; this attribute is also incompatible
1531     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1533     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1534     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1535     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1536     candidates for inlining into the body of this function.
1537 ``optsize``
1538     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1539     passes make choices that keep the code size of this function low,
1540     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1541     long as they do not significantly impact runtime performance.
1542 ``"patchable-function"``
1543     This attribute tells the code generator that the code
1544     generated for this function needs to follow certain conventions that
1545     make it possible for a runtime function to patch over it later.
1546     The exact effect of this attribute depends on its string value,
1547     for which there currently is one legal possibility:
1549      * ``"prologue-short-redirect"`` - This style of patchable
1550        function is intended to support patching a function prologue to
1551        redirect control away from the function in a thread safe
1552        manner.  It guarantees that the first instruction of the
1553        function will be large enough to accommodate a short jump
1554        instruction, and will be sufficiently aligned to allow being
1555        fully changed via an atomic compare-and-swap instruction.
1556        While the first requirement can be satisfied by inserting large
1557        enough NOP, LLVM can and will try to re-purpose an existing
1558        instruction (i.e. one that would have to be emitted anyway) as
1559        the patchable instruction larger than a short jump.
1561        ``"prologue-short-redirect"`` is currently only supported on
1562        x86-64.
1564     This attribute by itself does not imply restrictions on
1565     inter-procedural optimizations.  All of the semantic effects the
1566     patching may have to be separately conveyed via the linkage type.
1567 ``"probe-stack"``
1568     This attribute indicates that the function will trigger a guard region
1569     in the end of the stack. It ensures that accesses to the stack must be
1570     no further apart than the size of the guard region to a previous
1571     access of the stack. It takes one required string value, the name of
1572     the stack probing function that will be called.
1574     If a function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into
1575     a function with another ``"probe-stack"`` attribute, the resulting
1576     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the caller. If a
1577     function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into a
1578     function that has no ``"probe-stack"`` attribute at all, the resulting
1579     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the callee.
1580 ``readnone``
1581     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1582     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1583     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1584     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1585     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1586     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1587     to callers. This means while it cannot unwind exceptions by calling
1588     the ``C++`` exception throwing methods (since they write to memory), there may
1589     be non-``C++`` mechanisms that throw exceptions without writing to LLVM
1590     visible memory.
1592     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1593     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1594     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1596     If a readnone function reads or writes memory visible to the program, or
1597     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads from
1598     or writes to a readnone pointer argument, the behavior is undefined.
1599 ``readonly``
1600     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1601     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1602     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1603     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1604     state that may be set in the caller. A readonly function always
1605     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1606     called with the same set of arguments and global state.  This means while it
1607     cannot unwind exceptions by calling the ``C++`` exception throwing methods
1608     (since they write to memory), there may be non-``C++`` mechanisms that throw
1609     exceptions without writing to LLVM visible memory.
1611     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1612     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1613     the pointer points to.
1615     If a readonly function writes memory visible to the program, or
1616     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function writes to
1617     a readonly pointer argument, the behavior is undefined.
1618 ``"stack-probe-size"``
1619     This attribute controls the behavior of stack probes: either
1620     the ``"probe-stack"`` attribute, or ABI-required stack probes, if any.
1621     It defines the size of the guard region. It ensures that if the function
1622     may use more stack space than the size of the guard region, stack probing
1623     sequence will be emitted. It takes one required integer value, which
1624     is 4096 by default.
1626     If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is inlined into
1627     a function with another ``"stack-probe-size"`` attribute, the resulting
1628     function has the ``"stack-probe-size"`` attribute that has the lower
1629     numeric value. If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is
1630     inlined into a function that has no ``"stack-probe-size"`` attribute
1631     at all, the resulting function has the ``"stack-probe-size"`` attribute
1632     of the callee.
1633 ``"no-stack-arg-probe"``
1634     This attribute disables ABI-required stack probes, if any.
1635 ``writeonly``
1636     On a function, this attribute indicates that the function may write to but
1637     does not read from memory.
1639     On an argument, this attribute indicates that the function may write to but
1640     does not read through this pointer argument (even though it may read from
1641     the memory that the pointer points to).
1643     If a writeonly function reads memory visible to the program, or
1644     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads
1645     from a writeonly pointer argument, the behavior is undefined.
1646 ``argmemonly``
1647     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1648     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1649     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1650     function can refer to memory only using pointers based on its function
1651     arguments.
1653     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1654     in order to specify that function reads only from its arguments.
1656     If an argmemonly function reads or writes memory other than the pointer
1657     arguments, or has other side-effects, the behavior is undefined.
1658 ``returns_twice``
1659     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1660     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1661     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1662     functions.
1663 ``safestack``
1664     This attribute indicates that
1665     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1666     protection is enabled for this function.
1668     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1669     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1670     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1671     function will have a ``safestack`` attribute.
1672 ``sanitize_address``
1673     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1674     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1675 ``sanitize_memory``
1676     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1677     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1678 ``sanitize_thread``
1679     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1680     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1681 ``sanitize_hwaddress``
1682     This attribute indicates that HWAddressSanitizer checks
1683     (dynamic address safety analysis based on tagged pointers) are enabled for
1684     this function.
1685 ``sanitize_memtag``
1686     This attribute indicates that MemTagSanitizer checks
1687     (dynamic address safety analysis based on Armv8 MTE) are enabled for
1688     this function.
1689 ``speculative_load_hardening``
1690     This attribute indicates that
1691     `Speculative Load Hardening <https://llvm.org/docs/SpeculativeLoadHardening.html>`_
1692     should be enabled for the function body.
1694     Speculative Load Hardening is a best-effort mitigation against
1695     information leak attacks that make use of control flow
1696     miss-speculation - specifically miss-speculation of whether a branch
1697     is taken or not. Typically vulnerabilities enabling such attacks are
1698     classified as "Spectre variant #1". Notably, this does not attempt to
1699     mitigate against miss-speculation of branch target, classified as
1700     "Spectre variant #2" vulnerabilities.
1702     When inlining, the attribute is sticky. Inlining a function that carries
1703     this attribute will cause the caller to gain the attribute. This is intended
1704     to provide a maximally conservative model where the code in a function
1705     annotated with this attribute will always (even after inlining) end up
1706     hardened.
1707 ``speculatable``
1708     This function attribute indicates that the function does not have any
1709     effects besides calculating its result and does not have undefined behavior.
1710     Note that ``speculatable`` is not enough to conclude that along any
1711     particular execution path the number of calls to this function will not be
1712     externally observable. This attribute is only valid on functions
1713     and declarations, not on individual call sites. If a function is
1714     incorrectly marked as speculatable and really does exhibit
1715     undefined behavior, the undefined behavior may be observed even
1716     if the call site is dead code.
1718 ``ssp``
1719     This attribute indicates that the function should emit a stack
1720     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1721     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1722     return from the function to see if it has been overwritten. A
1723     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1724     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1726     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1727     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1728     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1729       ``ssp-buffer-size``.
1731     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1732     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1734     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1735     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1736     function will have an ``ssp`` attribute.
1737 ``sspreq``
1738     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1739     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1740     attribute.
1742     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1743     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1744     The specific layout rules are:
1746     #. Large arrays and structures containing large arrays
1747        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1748     #. Small arrays and structures containing small arrays
1749        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1750     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1751        protector.
1753     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1754     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1755     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1756     an ``sspreq`` attribute.
1757 ``sspstrong``
1758     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1759     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1760     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1761     will enable protectors for functions with:
1763     - Arrays of any size and type
1764     - Aggregates containing an array of any size and type.
1765     - Calls to alloca().
1766     - Local variables that have had their address taken.
1768     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1769     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1770     The specific layout rules are:
1772     #. Large arrays and structures containing large arrays
1773        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1774     #. Small arrays and structures containing small arrays
1775        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1776     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1777        protector.
1779     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1781     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1782     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1783     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1784 ``strictfp``
1785     This attribute indicates that the function was called from a scope that
1786     requires strict floating-point semantics.  LLVM will not attempt any
1787     optimizations that require assumptions about the floating-point rounding
1788     mode or that might alter the state of floating-point status flags that
1789     might otherwise be set or cleared by calling this function.
1790 ``"thunk"``
1791     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1792     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1793     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1794     match the thunk target prototype.
1795 ``uwtable``
1796     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1797     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1798     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1799     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1800     units.
1801 ``nocf_check``
1802     This attribute indicates that no control-flow check will be performed on
1803     the attributed entity. It disables -fcf-protection=<> for a specific
1804     entity to fine grain the HW control flow protection mechanism. The flag
1805     is target independent and currently appertains to a function or function
1806     pointer.
1807 ``shadowcallstack``
1808     This attribute indicates that the ShadowCallStack checks are enabled for
1809     the function. The instrumentation checks that the return address for the
1810     function has not changed between the function prolog and eiplog. It is
1811     currently x86_64-specific.
1813 .. _glattrs:
1815 Global Attributes
1816 -----------------
1818 Attributes may be set to communicate additional information about a global variable.
1819 Unlike :ref:`function attributes <fnattrs>`, attributes on a global variable
1820 are grouped into a single :ref:`attribute group <attrgrp>`.
1822 .. _opbundles:
1824 Operand Bundles
1825 ---------------
1827 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1828 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1829 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1830 incorrect and will change program semantics.
1832 Syntax::
1834     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1835     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1836     bundle operand ::= SSA value
1837     tag ::= string constant
1839 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1840 given function may be called from multiple places with different kinds
1841 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1842 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1843 callee being dispatched to.
1845 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1846 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1847 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1848 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1849 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1850 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1851 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1852 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1853 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1855 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1856   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1857 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1858   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1859   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1860   callsite specific attributes.
1861 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1862   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1863   usual as long as they take into account the first two properties.
1865 More specific types of operand bundles are described below.
1867 .. _deopt_opbundles:
1869 Deoptimization Operand Bundles
1870 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1872 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1873 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1874 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1875 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1876 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1877 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1878 out of scope for the language reference, but it usually involves
1879 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1881 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1882 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1883 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1884 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1885 operand bundles do not capture their operands except during
1886 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1887 compiled frame.
1889 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1890 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1891 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1892 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1893 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1894 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1895 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1896 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1898 .. code-block:: llvm
1900     define void @f() {
1901       call void @x()  ;; no deopt state
1902       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1903       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1904       ret void
1905     }
1907     define void @g() {
1908       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1909       ret void
1910     }
1912 will result in
1914 .. code-block:: llvm
1916     define void @g() {
1917       call void @x()  ;; still no deopt state
1918       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1919       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1920       ret void
1921     }
1923 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1924 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1925 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1926 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1927 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1929 .. _ob_funclet:
1931 Funclet Operand Bundles
1932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1934 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1935 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1936 is within a particular funclet.  There can be at most one
1937 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1938 exactly one bundle operand.
1940 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1941 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1942 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1944 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1945   intrinsic, or
1946 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1947   not-yet-exited funclet EH pad.
1949 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1950 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1952 GC Transition Operand Bundles
1953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1955 GC transition operand bundles are characterized by the
1956 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
1957 call as a transition between a function with one GC strategy to a
1958 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
1959 between GC strategies requires additional code generation at the call
1960 site, these bundles may contain any values that are needed by the
1961 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
1962 <gc_transition_args>`.
1964 .. _moduleasm:
1966 Module-Level Inline Assembly
1967 ----------------------------
1969 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1970 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1971 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1972 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1974 .. code-block:: llvm
1976     module asm "inline asm code goes here"
1977     module asm "more can go here"
1979 The strings can contain any character by escaping non-printable
1980 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1981 two digit hex code for the number.
1983 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1984 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1986 .. _langref_datalayout:
1988 Data Layout
1989 -----------
1991 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1992 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1993 simply:
1995 .. code-block:: llvm
1997     target datalayout = "layout specification"
1999 The *layout specification* consists of a list of specifications
2000 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
2001 with a letter and may include other information after the letter to
2002 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
2003 as follows:
2005 ``E``
2006     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
2007     the bits with the most significance have the lowest address
2008     location.
2009 ``e``
2010     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
2011     is, the bits with the least significance have the lowest address
2012     location.
2013 ``S<size>``
2014     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
2015     promotion of stack variables is limited to the natural stack
2016     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
2017     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
2018     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
2019     alignment promotions.
2020 ``P<address space>``
2021     Specifies the address space that corresponds to program memory.
2022     Harvard architectures can use this to specify what space LLVM
2023     should place things such as functions into. If omitted, the
2024     program memory space defaults to the default address space of 0,
2025     which corresponds to a Von Neumann architecture that has code
2026     and data in the same space.
2027 ``A<address space>``
2028     Specifies the address space of objects created by '``alloca``'.
2029     Defaults to the default address space of 0.
2030 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>:<idx>``
2031     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
2032     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. The fourth parameter
2033     ``<idx>`` is a size of index that used for address calculation. If not
2034     specified, the default index size is equal to the pointer size. All sizes
2035     are in bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
2036     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
2037     in the range [1,2^23).
2038 ``i<size>:<abi>:<pref>``
2039     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
2040     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
2041 ``v<size>:<abi>:<pref>``
2042     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
2043     ``<size>``.
2044 ``f<size>:<abi>:<pref>``
2045     This specifies the alignment for a floating-point type of a given bit
2046     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
2047     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
2048     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
2049     targets.
2050 ``a:<abi>:<pref>``
2051     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
2052 ``F<type><abi>``
2053     This specifies the alignment for function pointers.
2054     The options for ``<type>`` are:
2056     * ``i``: The alignment of function pointers is independent of the alignment
2057       of functions, and is a multiple of ``<abi>``.
2058     * ``n``: The alignment of function pointers is a multiple of the explicit
2059       alignment specified on the function, and is a multiple of ``<abi>``.
2060 ``m:<mangling>``
2061     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. Symbols
2062     prefixed with the mangling escape character ``\01`` are passed through
2063     directly to the assembler without the escape character. The mangling style
2064     options are
2066     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
2067     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
2068     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
2069       symbols get a ``_`` prefix.
2070     * ``x``: Windows x86 COFF mangling: Private symbols get the usual prefix.
2071       Regular C symbols get a ``_`` prefix. Functions with ``__stdcall``,
2072       ``__fastcall``, and ``__vectorcall`` have custom mangling that appends
2073       ``@N`` where N is the number of bytes used to pass parameters. C++ symbols
2074       starting with ``?`` are not mangled in any way.
2075     * ``w``: Windows COFF mangling: Similar to ``x``, except that normal C
2076       symbols do not receive a ``_`` prefix.
2077 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
2078     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
2079     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
2080     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
2081     this set are considered to support most general arithmetic operations
2082     efficiently.
2083 ``ni:<address space0>:<address space1>:<address space2>...``
2084     This specifies pointer types with the specified address spaces
2085     as :ref:`Non-Integral Pointer Type <nointptrtype>` s.  The ``0``
2086     address space cannot be specified as non-integral.
2088 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
2089 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
2090 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
2092 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
2093 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
2094 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
2095 specifications are given in this list:
2097 -  ``E`` - big endian
2098 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
2099 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
2100    same as the default address space.
2101 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
2102 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
2103 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
2104 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
2105 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
2106 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
2107    alignment of 64-bits
2108 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
2109 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
2110 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
2111 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
2112 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
2113 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
2114 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
2116 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
2117 following rules:
2119 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
2120    that specification is used.
2121 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
2122    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
2123    sought type is used. If none of the specifications are larger than
2124    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
2125    given the default specifications above, the i7 type will use the
2126    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
2127    alignment of i64 (largest specified).
2128 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
2129    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
2130    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
2131    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
2133 The function of the data layout string may not be what you expect.
2134 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
2135 the code generator should use.
2137 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
2138 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
2139 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
2140 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
2141 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
2142 don't specify the string, the default specifications will be used to
2143 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
2144 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
2145 these default specifications.
2147 .. _langref_triple:
2149 Target Triple
2150 -------------
2152 A module may specify a target triple string that describes the target
2153 host. The syntax for the target triple is simply:
2155 .. code-block:: llvm
2157     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
2159 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
2160 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
2164     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
2165     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
2167 This information is passed along to the backend so that it generates
2168 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
2169 command line with the ``-mtriple`` command line option.
2171 .. _pointeraliasing:
2173 Pointer Aliasing Rules
2174 ----------------------
2176 Any memory access must be done through a pointer value associated with
2177 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
2178 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
2179 to the following rules:
2181 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
2182    value it is *based* on.
2183 -  An address of a global variable is associated with the address range
2184    of the variable's storage.
2185 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
2186    address range of the allocated storage.
2187 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
2188    address.
2189 -  An :ref:`undef value <undefvalues>` in *any* address-space is
2190    associated with no address.
2191 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
2192    a function not defined within LLVM may be associated with address
2193    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
2194    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
2195    allocated by mechanisms provided by LLVM.
2197 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
2198 following rules:
2200 -  A pointer value formed from a scalar ``getelementptr`` operation is *based* on
2201    the pointer-typed operand of the ``getelementptr``.
2202 -  The pointer in lane *l* of the result of a vector ``getelementptr`` operation
2203    is *based* on the pointer in lane *l* of the vector-of-pointers-typed operand
2204    of the ``getelementptr``.
2205 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
2206    ``bitcast``.
2207 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
2208    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
2209    the pointer's value.
2210 -  The "*based* on" relationship is transitive.
2212 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
2213 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
2215 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
2216 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
2217 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
2218 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
2219 alignment of the store.
2221 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
2222 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
2223 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
2224 which specialized optimization passes may use to implement type-based
2225 alias analysis.
2227 .. _volatile:
2229 Volatile Memory Accesses
2230 ------------------------
2232 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
2233 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
2234 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
2235 volatile operations or change their order of execution relative to other
2236 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
2237 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
2238 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
2240 A volatile load or store may have additional target-specific semantics.
2241 Any volatile operation can have side effects, and any volatile operation
2242 can read and/or modify state which is not accessible via a regular load
2243 or store in this module. Volatile operations may use addresses which do
2244 not point to memory (like MMIO registers). This means the compiler may
2245 not use a volatile operation to prove a non-volatile access to that
2246 address has defined behavior.
2248 The allowed side-effects for volatile accesses are limited.  If a
2249 non-volatile store to a given address would be legal, a volatile
2250 operation may modify the memory at that address. A volatile operation
2251 may not modify any other memory accessible by the module being compiled.
2252 A volatile operation may not call any code in the current module.
2254 The compiler may assume execution will continue after a volatile operation,
2255 so operations which modify memory or may have undefined behavior can be
2256 hoisted past a volatile operation.
2258 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
2259 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
2260 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
2261 target-legal volatile load/store instructions.
2263 .. admonition:: Rationale
2265  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
2266  data width to be executed as single instruction. For example, in C
2267  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
2268  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
2269  frontend upholds these expectations, which are intentionally
2270  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
2271  do not violate the frontend's contract with the language.
2273 .. _memmodel:
2275 Memory Model for Concurrent Operations
2276 --------------------------------------
2278 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
2279 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
2280 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
2281 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
2283 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
2285 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
2286 that
2288 -  Is a superset of single-thread program order, and
2289 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
2290    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
2291    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
2292    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
2293    Constraints <ordering>`).
2295 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
2296 between a thread and signals executing inside that thread.
2298 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
2299 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
2300 (defined) write operations (store instructions, atomic
2301 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
2302 section, initialized globals are considered to have a write of the
2303 initializer which is atomic and happens before any other read or write
2304 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
2305 may see any write to the same byte, except:
2307 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
2308    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
2309    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
2310 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
2311    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
2313 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
2315 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
2316    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
2317    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
2318    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
2319    synchronization.)
2320 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
2321    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
2322 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
2323    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
2324 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
2325    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
2326    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
2327    constraints on how the choice is made.
2328 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
2330 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
2331 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
2332 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
2333 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
2334 than one instruction to read the series of bytes.
2336 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
2337 model places only one restriction on IR transformations on top of what
2338 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
2339 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
2340 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
2341 from an address, introducing a store can change a load that may see
2342 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
2344 .. _ordering:
2346 Atomic Memory Ordering Constraints
2347 ----------------------------------
2349 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
2350 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
2351 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
2352 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
2353 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
2354 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
2355 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
2356 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
2357 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
2358 differently since they don't take an address. See that instruction's
2359 documentation for details.
2361 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
2362 :doc:`Atomics`.
2364 ``unordered``
2365     The set of values that can be read is governed by the happens-before
2366     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
2367     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
2368     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
2369     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
2370     to make them atomic in any interesting way.
2371 ``monotonic``
2372     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
2373     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
2374     address. All modification orders must be compatible with the
2375     happens-before order. There is no guarantee that the modification
2376     orders can be combined to a global total order for the whole program
2377     (and this often will not be possible). The read in an atomic
2378     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
2379     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
2380     order immediately before the value it writes. If one atomic read
2381     happens before another atomic read of the same address, the later
2382     read must see the same value or a later value in the address's
2383     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2384     stronger) operations on the same address. If an address is written
2385     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2386     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2387     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2388     ``memory_order_relaxed``.
2389 ``acquire``
2390     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2391     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2392     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2393 ``release``
2394     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2395     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2396     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2397     complete description; see the C++0x definition of a release
2398     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2399     ``memory_order_release``.
2400 ``acq_rel`` (acquire+release)
2401     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2402     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2403 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2404     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2405     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2406     writes), there is a global total order on all
2407     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2408     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2409     modification orders of all the affected addresses. Each
2410     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2411     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2412     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2414 .. _syncscope:
2416 If an atomic operation is marked ``syncscope("singlethread")``, it only
2417 *synchronizes with* and only participates in the seq\_cst total orderings of
2418 other operations running in the same thread (for example, in signal handlers).
2420 If an atomic operation is marked ``syncscope("<target-scope>")``, where
2421 ``<target-scope>`` is a target specific synchronization scope, then it is target
2422 dependent if it *synchronizes with* and participates in the seq\_cst total
2423 orderings of other operations.
2425 Otherwise, an atomic operation that is not marked ``syncscope("singlethread")``
2426 or ``syncscope("<target-scope>")`` *synchronizes with* and participates in the
2427 seq\_cst total orderings of other operations that are not marked
2428 ``syncscope("singlethread")`` or ``syncscope("<target-scope>")``.
2430 .. _floatenv:
2432 Floating-Point Environment
2433 --------------------------
2435 The default LLVM floating-point environment assumes that floating-point
2436 instructions do not have side effects. Results assume the round-to-nearest
2437 rounding mode. No floating-point exception state is maintained in this
2438 environment. Therefore, there is no attempt to create or preserve invalid
2439 operation (SNaN) or division-by-zero exceptions.
2441 The benefit of this exception-free assumption is that floating-point
2442 operations may be speculated freely without any other fast-math relaxations
2443 to the floating-point model.
2445 Code that requires different behavior than this should use the
2446 :ref:`Constrained Floating-Point Intrinsics <constrainedfp>`.
2448 .. _fastmath:
2450 Fast-Math Flags
2451 ---------------
2453 LLVM IR floating-point operations (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2454 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2455 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) and :ref:`call <i_call>`
2456 may use the following flags to enable otherwise unsafe
2457 floating-point transformations.
2459 ``nnan``
2460    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2461    NaN. If an argument is a nan, or the result would be a nan, it produces
2462    a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2464 ``ninf``
2465    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2466    +/-Inf. If an argument is +/-Inf, or the result would be +/-Inf, it
2467    produces a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2469 ``nsz``
2470    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2471    argument or result as insignificant.
2473 ``arcp``
2474    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2475    argument rather than perform division.
2477 ``contract``
2478    Allow floating-point contraction (e.g. fusing a multiply followed by an
2479    addition into a fused multiply-and-add).
2481 ``afn``
2482    Approximate functions - Allow substitution of approximate calculations for
2483    functions (sin, log, sqrt, etc). See floating-point intrinsic definitions
2484    for places where this can apply to LLVM's intrinsic math functions.
2486 ``reassoc``
2487    Allow reassociation transformations for floating-point instructions.
2488    This may dramatically change results in floating-point.
2490 ``fast``
2491    This flag implies all of the others.
2493 .. _uselistorder:
2495 Use-list Order Directives
2496 -------------------------
2498 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2499 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2500 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2501 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2503 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2504 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2505 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2507 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2508 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2509 function's scope.
2511 :Syntax:
2515     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2516     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2518 :Examples:
2522     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2523     entry:
2524       ; ... instructions ...
2525     bb:
2526       ; ... instructions ...
2528       ; At function scope.
2529       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2530       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2531     }
2533     ; At global scope.
2534     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2535     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2536     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2537     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2539 .. _source_filename:
2541 Source Filename
2542 ---------------
2544 The *source filename* string is set to the original module identifier,
2545 which will be the name of the compiled source file when compiling from
2546 source through the clang front end, for example. It is then preserved through
2547 the IR and bitcode.
2549 This is currently necessary to generate a consistent unique global
2550 identifier for local functions used in profile data, which prepends the
2551 source file name to the local function name.
2553 The syntax for the source file name is simply:
2555 .. code-block:: text
2557     source_filename = "/path/to/source.c"
2559 .. _typesystem:
2561 Type System
2562 ===========
2564 The LLVM type system is one of the most important features of the
2565 intermediate representation. Being typed enables a number of
2566 optimizations to be performed on the intermediate representation
2567 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2568 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2569 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2570 not feasible to perform on normal three address code representations.
2572 .. _t_void:
2574 Void Type
2575 ---------
2577 :Overview:
2580 The void type does not represent any value and has no size.
2582 :Syntax:
2587       void
2590 .. _t_function:
2592 Function Type
2593 -------------
2595 :Overview:
2598 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2599 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2600 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2601 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2603 :Syntax:
2607       <returntype> (<parameter list>)
2609 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2610 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2611 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2612 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2613 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2614 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2616 :Examples:
2618 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2619 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2620 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2621 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2622 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2623 | ``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. |
2624 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2625 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2626 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2628 .. _t_firstclass:
2630 First Class Types
2631 -----------------
2633 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2634 Values of these types are the only ones which can be produced by
2635 instructions.
2637 .. _t_single_value:
2639 Single Value Types
2640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2642 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2644 .. _t_integer:
2646 Integer Type
2647 """"""""""""
2649 :Overview:
2651 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2652 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2653 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2655 :Syntax:
2659       iN
2661 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2662 value.
2664 Examples:
2665 *********
2667 +----------------+------------------------------------------------+
2668 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2669 +----------------+------------------------------------------------+
2670 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2671 +----------------+------------------------------------------------+
2672 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2673 +----------------+------------------------------------------------+
2675 .. _t_floating:
2677 Floating-Point Types
2678 """"""""""""""""""""
2680 .. list-table::
2681    :header-rows: 1
2683    * - Type
2684      - Description
2686    * - ``half``
2687      - 16-bit floating-point value
2689    * - ``float``
2690      - 32-bit floating-point value
2692    * - ``double``
2693      - 64-bit floating-point value
2695    * - ``fp128``
2696      - 128-bit floating-point value (112-bit mantissa)
2698    * - ``x86_fp80``
2699      -  80-bit floating-point value (X87)
2701    * - ``ppc_fp128``
2702      - 128-bit floating-point value (two 64-bits)
2704 The binary format of half, float, double, and fp128 correspond to the
2705 IEEE-754-2008 specifications for binary16, binary32, binary64, and binary128
2706 respectively.
2708 X86_mmx Type
2709 """"""""""""
2711 :Overview:
2713 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2714 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2715 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2716 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2717 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2718 of this type.
2720 :Syntax:
2724       x86_mmx
2727 .. _t_pointer:
2729 Pointer Type
2730 """"""""""""
2732 :Overview:
2734 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2735 commonly used to reference objects in memory.
2737 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2738 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2739 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2740 are target-specific.
2742 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2743 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2745 :Syntax:
2749       <type> *
2751 :Examples:
2753 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2754 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2755 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2756 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2757 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2758 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2759 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2761 .. _t_vector:
2763 Vector Type
2764 """""""""""
2766 :Overview:
2768 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2769 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2770 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2771 requires a size (number of elements), an underlying primitive data type,
2772 and a scalable property to represent vectors where the exact hardware
2773 vector length is unknown at compile time. Vector types are considered
2774 :ref:`first class <t_firstclass>`.
2776 :Syntax:
2780       < <# elements> x <elementtype> >          ; Fixed-length vector
2781       < vscale x <# elements> x <elementtype> > ; Scalable vector
2783 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2784 elementtype may be any integer, floating-point or pointer type. Vectors
2785 of size zero are not allowed. For scalable vectors, the total number of
2786 elements is a constant multiple (called vscale) of the specified number
2787 of elements; vscale is a positive integer that is unknown at compile time
2788 and the same hardware-dependent constant for all scalable vectors at run
2789 time. The size of a specific scalable vector type is thus constant within
2790 IR, even if the exact size in bytes cannot be determined until run time.
2792 :Examples:
2794 +------------------------+----------------------------------------------------+
2795 | ``<4 x i32>``          | Vector of 4 32-bit integer values.                 |
2796 +------------------------+----------------------------------------------------+
2797 | ``<8 x float>``        | Vector of 8 32-bit floating-point values.          |
2798 +------------------------+----------------------------------------------------+
2799 | ``<2 x i64>``          | Vector of 2 64-bit integer values.                 |
2800 +------------------------+----------------------------------------------------+
2801 | ``<4 x i64*>``         | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.     |
2802 +------------------------+----------------------------------------------------+
2803 | ``<vscale x 4 x i32>`` | Vector with a multiple of 4 32-bit integer values. |
2804 +------------------------+----------------------------------------------------+
2806 .. _t_label:
2808 Label Type
2809 ^^^^^^^^^^
2811 :Overview:
2813 The label type represents code labels.
2815 :Syntax:
2819       label
2821 .. _t_token:
2823 Token Type
2824 ^^^^^^^^^^
2826 :Overview:
2828 The token type is used when a value is associated with an instruction
2829 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2830 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2831 :ref:`select <i_select>` of type token.
2833 :Syntax:
2837       token
2841 .. _t_metadata:
2843 Metadata Type
2844 ^^^^^^^^^^^^^
2846 :Overview:
2848 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2849 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2851 :Syntax:
2855       metadata
2857 .. _t_aggregate:
2859 Aggregate Types
2860 ^^^^^^^^^^^^^^^
2862 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2863 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2864 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2865 aggregate types.
2867 .. _t_array:
2869 Array Type
2870 """"""""""
2872 :Overview:
2874 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2875 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2876 elements) and an underlying data type.
2878 :Syntax:
2882       [<# elements> x <elementtype>]
2884 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2885 be any type with a size.
2887 :Examples:
2889 +------------------+--------------------------------------+
2890 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2891 +------------------+--------------------------------------+
2892 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2893 +------------------+--------------------------------------+
2894 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2895 +------------------+--------------------------------------+
2897 Here are some examples of multidimensional arrays:
2899 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2900 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2901 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2902 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating-point values.   |
2903 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2904 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2905 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2907 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2908 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2909 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2910 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2911 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2912 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2913 example.
2915 .. _t_struct:
2917 Structure Type
2918 """"""""""""""
2920 :Overview:
2922 The structure type is used to represent a collection of data members
2923 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2924 a size.
2926 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2927 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2928 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2929 '``insertvalue``' instructions.
2931 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2932 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2933 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2934 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2935 required to match what the underlying code generator expects.
2937 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2938 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2939 identified types are always defined at the top level with a name.
2940 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2941 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2942 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2944 :Syntax:
2948       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2949       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2951 :Examples:
2953 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2954 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2955 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2956 | ``{ 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``.  |
2957 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2958 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2959 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2961 .. _t_opaque:
2963 Opaque Structure Types
2964 """"""""""""""""""""""
2966 :Overview:
2968 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2969 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2970 notion of a forward declared structure.
2972 :Syntax:
2976       %X = type opaque
2977       %52 = type opaque
2979 :Examples:
2981 +--------------+-------------------+
2982 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2983 +--------------+-------------------+
2985 .. _constants:
2987 Constants
2988 =========
2990 LLVM has several different basic types of constants. This section
2991 describes them all and their syntax.
2993 Simple Constants
2994 ----------------
2996 **Boolean constants**
2997     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2998     of the ``i1`` type.
2999 **Integer constants**
3000     Standard integers (such as '4') are constants of the
3001     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
3002     integer types.
3003 **Floating-point constants**
3004     Floating-point constants use standard decimal notation (e.g.
3005     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
3006     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
3007     decimal value of a floating-point constant. For example, the
3008     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
3009     decimal in binary. Floating-point constants must have a
3010     :ref:`floating-point <t_floating>` type.
3011 **Null pointer constants**
3012     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
3013     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
3014 **Token constants**
3015     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
3016     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
3018 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
3019 floating-point constants. For example, the form
3020 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
3021 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating-point
3022 constants are required (and the only time that they are generated by the
3023 disassembler) is when a floating-point constant must be emitted but it
3024 cannot be represented as a decimal floating-point number in a reasonable
3025 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
3026 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
3027 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
3029 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
3030 double are represented using the 16-digit form shown above (which
3031 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
3032 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
3033 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
3034 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
3035 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
3036 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
3037 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
3038 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
3039 will only work if they match the long double format on your target.
3040 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
3041 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
3042 (sign bit at the left).
3044 There are no constants of type x86_mmx.
3046 .. _complexconstants:
3048 Complex Constants
3049 -----------------
3051 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
3052 constants and smaller complex constants.
3054 **Structure constants**
3055     Structure constants are represented with notation similar to
3056     structure type definitions (a comma separated list of elements,
3057     surrounded by braces (``{}``)). For example:
3058     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
3059     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
3060     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
3061     must match those specified by the type.
3062 **Array constants**
3063     Array constants are represented with notation similar to array type
3064     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
3065     square brackets (``[]``)). For example:
3066     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
3067     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
3068     match those specified by the type. As a special case, character array
3069     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
3070     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
3071 **Vector constants**
3072     Vector constants are represented with notation similar to vector
3073     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
3074     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
3075     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
3076     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
3077     elements must match those specified by the type.
3078 **Zero initialization**
3079     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
3080     value to zero of *any* type, including scalar and
3081     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
3082     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
3083     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
3084 **Metadata node**
3085     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
3086     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
3087     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
3088     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
3089     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
3090     information such as debug info.
3092 Global Variable and Function Addresses
3093 --------------------------------------
3095 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
3096 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
3097 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
3098 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
3099 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
3100 file:
3102 .. code-block:: llvm
3104     @X = global i32 17
3105     @Y = global i32 42
3106     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
3108 .. _undefvalues:
3110 Undefined Values
3111 ----------------
3113 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
3114 indicates that the user of the value may receive an unspecified
3115 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
3116 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
3118 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
3119 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
3120 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
3121 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
3123 .. code-block:: llvm
3125       %A = add %X, undef
3126       %B = sub %X, undef
3127       %C = xor %X, undef
3128     Safe:
3129       %A = undef
3130       %B = undef
3131       %C = undef
3133 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
3134 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
3136 .. code-block:: llvm
3138       %A = or %X, undef
3139       %B = and %X, undef
3140     Safe:
3141       %A = -1
3142       %B = 0
3143     Safe:
3144       %A = %X  ;; By choosing undef as 0
3145       %B = %X  ;; By choosing undef as -1
3146     Unsafe:
3147       %A = undef
3148       %B = undef
3150 These logical operations have bits that are not always affected by the
3151 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
3152 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
3153 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
3154 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
3155 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
3156 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
3157 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
3158 allowing the '``or``' to be folded to -1.
3160 .. code-block:: llvm
3162       %A = select undef, %X, %Y
3163       %B = select undef, 42, %Y
3164       %C = select %X, %Y, undef
3165     Safe:
3166       %A = %X     (or %Y)
3167       %B = 42     (or %Y)
3168       %C = %Y
3169     Unsafe:
3170       %A = undef
3171       %B = undef
3172       %C = undef
3174 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
3175 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
3176 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
3177 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
3178 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
3179 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
3180 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
3182 .. code-block:: text
3184       %A = xor undef, undef
3186       %B = undef
3187       %C = xor %B, %B
3189       %D = undef
3190       %E = icmp slt %D, 4
3191       %F = icmp gte %D, 4
3193     Safe:
3194       %A = undef
3195       %B = undef
3196       %C = undef
3197       %D = undef
3198       %E = undef
3199       %F = undef
3201 This example points out that two '``undef``' operands are not
3202 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
3203 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
3204 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
3205 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
3206 its value over its "live range". This is true because the variable
3207 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
3208 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
3209 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
3210 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
3211 uses with" concept would not hold.
3213 .. code-block:: llvm
3215       %A = sdiv undef, %X
3216       %B = sdiv %X, undef
3217     Safe:
3218       %A = 0
3219     b: unreachable
3221 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
3222 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
3223 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
3224 operation can be constant folded to '``0``', because the '``undef``'
3225 could be zero, and zero divided by any value is zero.
3226 However, in the second example, we can make a more aggressive
3227 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
3228 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
3229 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
3230 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
3231 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
3232 optimizer can assume that it occurs in dead code.
3234 .. code-block:: text
3236     a:  store undef -> %X
3237     b:  store %X -> undef
3238     Safe:
3239     a: <deleted>
3240     b: unreachable
3242 A store *of* an undefined value can be assumed to not have any effect;
3243 we can assume that the value is overwritten with bits that happen to
3244 match what was already there. However, a store *to* an undefined
3245 location could clobber arbitrary memory, therefore, it has undefined
3246 behavior.
3248 .. _poisonvalues:
3250 Poison Values
3251 -------------
3253 In order to facilitate speculative execution, many instructions do not
3254 invoke immediate undefined behavior when provided with illegal operands,
3255 and return a poison value instead.
3257 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
3258 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
3259 the ``nsw`` flag.
3261 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
3263 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
3264 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
3265    their dynamic predecessor basic block.
3266 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
3267    in the dynamic callers of their functions.
3268 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
3269    instructions that dynamically transfer control back to them.
3270 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
3271    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
3272    call instructions that dynamically transfer control back to them.
3273 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
3274    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
3275    (including loads and stores implied by intrinsics such as
3276    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
3277 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
3278    most recent preceding instruction with externally visible side
3279    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
3280    operations <volatile>`.)
3281 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
3282    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
3283    multiple successors and the instruction is always executed when
3284    control transfers to one of the successors, and may not be executed
3285    when control is transferred to another.
3286 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
3287    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
3288    be different if the terminator had transferred control to a different
3289    successor.
3290 -  Dependence is transitive.
3292 An instruction that *depends* on a poison value, produces a poison value
3293 itself. A poison value may be relaxed into an
3294 :ref:`undef value <undefvalues>`, which takes an arbitrary bit-pattern.
3296 This means that immediate undefined behavior occurs if a poison value is
3297 used as an instruction operand that has any values that trigger undefined
3298 behavior. Notably this includes (but is not limited to):
3300 -  The pointer operand of a :ref:`load <i_load>`, :ref:`store <i_store>` or
3301    any other pointer dereferencing instruction (independent of address
3302    space).
3303 -  The divisor operand of a ``udiv``, ``sdiv``, ``urem`` or ``srem``
3304    instruction.
3306 Additionally, undefined behavior occurs if a side effect *depends* on poison.
3307 This includes side effects that are control dependent on a poisoned branch.
3309 Here are some examples:
3311 .. code-block:: llvm
3313     entry:
3314       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
3315       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
3316       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
3317       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; Undefined behavior due to
3318                                            ; store to poison.
3320       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
3321       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
3323       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
3324       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
3325       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
3326       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
3328       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
3329       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
3331     true:
3332       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
3333                                            ; it has undefined behavior.
3334       br label %end
3336     end:
3337       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
3338                                            ; Both edges into this PHI are
3339                                            ; control-dependent on %cmp, so this
3340                                            ; always results in a poison value.
3342       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
3343                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
3344                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
3346       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
3347                                            ; The same branch again, but this time the
3348                                            ; true block doesn't have side effects.
3350     second_true:
3351       ; No side effects!
3352       ret void
3354     second_end:
3355       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
3356                                            ; on the store in %end. Also, it is
3357                                            ; control-equivalent to %end, so this is
3358                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
3359                                            ; behavior in this example).
3361 .. _blockaddress:
3363 Addresses of Basic Blocks
3364 -------------------------
3366 ``blockaddress(@function, %block)``
3368 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
3369 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
3370 Taking the address of the entry block is illegal.
3372 This value only has defined behavior when used as an operand to the
3373 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' or ':ref:`callbr <i_callbr>`'instruction, or
3374 for comparisons against null. Pointer equality tests between labels addresses
3375 results in undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok,
3376 and no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
3377 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
3378 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
3379 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr`` or
3380 ``callbr`` instruction.
3382 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
3383 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
3385 .. _constantexprs:
3387 Constant Expressions
3388 --------------------
3390 Constant expressions are used to allow expressions involving other
3391 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
3392 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
3393 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
3394 The following is the syntax for constant expressions:
3396 ``trunc (CST to TYPE)``
3397     Perform the :ref:`trunc operation <i_trunc>` on constants.
3398 ``zext (CST to TYPE)``
3399     Perform the :ref:`zext operation <i_zext>` on constants.
3400 ``sext (CST to TYPE)``
3401     Perform the :ref:`sext operation <i_sext>` on constants.
3402 ``fptrunc (CST to TYPE)``
3403     Truncate a floating-point constant to another floating-point type.
3404     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
3405     must be floating-point.
3406 ``fpext (CST to TYPE)``
3407     Floating-point extend a constant to another type. The size of CST
3408     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
3409     floating-point.
3410 ``fptoui (CST to TYPE)``
3411     Convert a floating-point constant to the corresponding unsigned
3412     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3413     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3414     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3415     value won't fit in the integer type, the result is a
3416     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3417 ``fptosi (CST to TYPE)``
3418     Convert a floating-point constant to the corresponding signed
3419     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3420     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3421     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3422     value won't fit in the integer type, the result is a
3423     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3424 ``uitofp (CST to TYPE)``
3425     Convert an unsigned integer constant to the corresponding
3426     floating-point constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point
3427     type.  CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3428     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3429 ``sitofp (CST to TYPE)``
3430     Convert a signed integer constant to the corresponding floating-point
3431     constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point type.
3432     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3433     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3434 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
3435     Perform the :ref:`ptrtoint operation <i_ptrtoint>` on constants.
3436 ``inttoptr (CST to TYPE)``
3437     Perform the :ref:`inttoptr operation <i_inttoptr>` on constants.
3438     This one is *really* dangerous!
3439 ``bitcast (CST to TYPE)``
3440     Convert a constant, CST, to another TYPE.
3441     The constraints of the operands are the same as those for the
3442     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`.
3443 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
3444     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
3445     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
3446     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
3447 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
3448     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
3449     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
3450     instruction, the index list may have one or more indexes, which are
3451     required to make sense for the type of "pointer to TY".
3452 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
3453     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
3454 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
3455     Perform the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
3456 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
3457     Perform the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
3458 ``extractelement (VAL, IDX)``
3459     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
3460     constants.
3461 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3462     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3463     constants.
3464 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3465     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3466     constants.
3467 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3468     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3469     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3470     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3471     least one index value must be specified.
3472 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3473     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3474     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3475     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3476     value must be specified.
3477 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3478     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3479     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3480     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3481     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3482     operations on floating-point values are allowed).
3484 Other Values
3485 ============
3487 .. _inlineasmexprs:
3489 Inline Assembler Expressions
3490 ----------------------------
3492 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3493 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3494 represents the inline assembler as a template string (containing the
3495 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3496 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3497 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3498 stack conservatively.
3500 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3501 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3502 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3503 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3504 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3506 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3507 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3508 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3509 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3510 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3511 syntax known to LLVM.
3513 LLVM also supports a few more substitions useful for writing inline assembly:
3515 - ``${:uid}``: Expands to a decimal integer unique to this inline assembly blob.
3516   This substitution is useful when declaring a local label. Many standard
3517   compiler optimizations, such as inlining, may duplicate an inline asm blob.
3518   Adding a blob-unique identifier ensures that the two labels will not conflict
3519   during assembly. This is used to implement `GCC's %= special format
3520   string <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html>`_.
3521 - ``${:comment}``: Expands to the comment character of the current target's
3522   assembly dialect. This is usually ``#``, but many targets use other strings,
3523   such as ``;``, ``//``, or ``!``.
3524 - ``${:private}``: Expands to the assembler private label prefix. Labels with
3525   this prefix will not appear in the symbol table of the assembled object.
3526   Typically the prefix is ``L``, but targets may use other strings. ``.L`` is
3527   relatively popular.
3529 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3530 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3531 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3532 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3533 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3534 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3535 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3536 assembly.
3538 An example inline assembler expression is:
3540 .. code-block:: llvm
3542     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3544 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3545 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3546 Thus, typically we have:
3548 .. code-block:: llvm
3550     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3552 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3553 marked as having side effects. This is done through the use of the
3554 '``sideeffect``' keyword, like so:
3556 .. code-block:: llvm
3558     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3560 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3561 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3562 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3563 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3564 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3565 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3567 .. code-block:: llvm
3569     call void asm alignstack "eieio", ""()
3571 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3572 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3573 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3574 the only supported dialects. An example is:
3576 .. code-block:: llvm
3578     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3580 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3581 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3582 keyword last.
3584 Inline Asm Constraint String
3585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3587 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3588 more constraint codes.
3590 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3591 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3592 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3593 second, etc.
3595 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3596 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3597 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3598 clobbers. They cannot be intermingled.
3600 There are also three different categories of constraint codes:
3602 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3603   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3604   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3605 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3606   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3607   modes used by the target.
3608 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3609   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3610   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3611   proper range for the instruction you wish to use it with.
3613 Output constraints
3614 """"""""""""""""""
3616 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3617 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3618 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3619 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3620 below about indirect outputs).
3622 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3623 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3624 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3625 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3626 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3627 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3628 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3629 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3630 output).
3632 Input constraints
3633 """""""""""""""""
3635 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3636 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3637 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3638 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3639 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3640 contain the same value.
3642 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3643 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3644 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3645 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3646 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3647 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3648 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3649 constraint).
3651 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3652 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3653 (even when the other input has the same value).
3655 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3656 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3658 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3659 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3660 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3661 registers, and all of them passed to the inline asm.
3663 However, this feature is often not as useful as you might think.
3665 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3666 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3667 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3668 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3669 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3670 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3672 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3673 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3674 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3675 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3676 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3677 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3678 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3679 use)
3681 Indirect inputs and outputs
3682 """""""""""""""""""""""""""
3684 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3685 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3686 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3687 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3688 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3689 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3690 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3691 memory location, instead of just read from it).
3693 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3694 address of a variable as a value.
3696 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3697 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3698 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3699 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3700 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3701 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3702 optimization passes. I would recommend not using it.)
3705 Clobber constraints
3706 """""""""""""""""""
3708 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3709 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3710 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3711 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3712 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3713 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3714 output.
3716 Note that clobbering named registers that are also present in output
3717 constraints is not legal.
3720 Constraint Codes
3721 """"""""""""""""
3722 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3724 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3725 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3726 (e.g. "``{eax}``").
3728 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3729 GCC's constraint codes.
3731 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3732 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3733 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3735 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3736 inline asm constraint list:
3738 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3739    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3740    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3741    constraint list.
3743 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3744    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3745    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3746    constraint list will be chosen together.
3748 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3749 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3750 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3751 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3753 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3754 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3755 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3756 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3757 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3758 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3759 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3760 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3761 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3762 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3763 intended.)
3765 Supported Constraint Code List
3766 """"""""""""""""""""""""""""""
3768 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3769 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3770 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3771 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3773 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3775 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3776 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3777   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3778   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3779 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3780   immediate, or a relocatable value.
3781 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3782 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3783 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3784   useful to pass a label for an asm branch or call.
3786   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3787      block without telling llvm about the control transfer???)
3789 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3791 Other constraints are target-specific:
3793 AArch64:
3795 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3796 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3797   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3798 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3799   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3800 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3801   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3802 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3803   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3804 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3805   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3806   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3807   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3808 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3809   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3810 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3811   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3812   well.)
3813 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3814 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point, SIMD or SVE vector register.
3815 - ``x``: Like w, but restricted to registers 0 to 15 inclusive.
3816 - ``y``: Like w, but restricted to SVE vector registers Z0 to Z7 inclusive.
3818 AMDGPU:
3820 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3821 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3822 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3825 All ARM modes:
3827 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3828   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3829 - ``Te``: An even general-purpose 32-bit integer register: ``r0,r2,...,r12,r14``
3830 - ``To``: An odd general-purpose 32-bit integer register: ``r1,r3,...,r11``
3832 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3834 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3835 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3836 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3837 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3838   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3839   print the inverted value).
3840 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3841   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3842   value).
3843 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3844 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3845 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3846 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3847 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3848   as ``r``.
3849 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3850   invalid.
3851 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3852   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3853 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3854   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3855 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3856   ``q0-q8``.
3858 ARM's Thumb1 mode:
3860 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3861 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3862 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3863   some amount.
3864 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3865 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3866 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3867 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3868 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3869 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3870 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3871 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3872   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3873 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3874   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3875 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3876   ``q0-q8``.
3879 Hexagon:
3881 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3882   at the moment.
3883 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3885 MSP430:
3887 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3889 MIPS:
3891 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3892 - ``J``: An immediate integer zero.
3893 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3894 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3895 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3896 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3897 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3898 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3899   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3900 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3901   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3902   ``m``.
3903 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3904   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3905 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3906 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3907   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3908   argument modifier for compatibility with GCC.
3909 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3910   ``25``).
3911 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3912 - ``x``: Invalid.
3914 NVPTX:
3916 - ``b``: A 1-bit integer register.
3917 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3918 - ``r``: A 32-bit integer register.
3919 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3920 - ``f``: A 32-bit float register.
3921 - ``d``: A 64-bit float register.
3924 PowerPC:
3926 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3927 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3928 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3929 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3930 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3931 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3932 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3933 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3934   constant.
3935 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3936   treated the same as ``m``.
3937 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3938 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3939   ``R1-R31``).
3940 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3941   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3942 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3943   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3944   altivec vector register (``V0-V31``).
3946   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3947      is supposed to only use the altivec vector registers?
3949 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3950 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3951 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3952   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3953 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating-point register, from the full VSX register
3954   set.
3956 RISC-V:
3958 - ``A``: An address operand (using a general-purpose register, without an
3959   offset).
3960 - ``I``: A 12-bit signed integer immediate operand.
3961 - ``J``: A zero integer immediate operand.
3962 - ``K``: A 5-bit unsigned integer immediate operand.
3963 - ``f``: A 32- or 64-bit floating-point register (requires F or D extension).
3964 - ``r``: A 32- or 64-bit general-purpose register (depending on the platform
3965   ``XLEN``).
3967 Sparc:
3969 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3970 - ``r``: A 32-bit integer register.
3971 - ``f``: Any floating-point register on SparcV8, or a floating-point
3972   register in the "low" half of the registers on SparcV9.
3973 - ``e``: Any floating-point register. (Same as ``f`` on SparcV8.)
3975 SystemZ:
3977 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3978 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3979 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3980 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3981 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3982 - ``Q``: A memory address operand with a base address and a 12-bit immediate
3983   unsigned displacement.
3984 - ``R``: A memory address operand with a base address, a 12-bit immediate
3985   unsigned displacement, and an index register.
3986 - ``S``: A memory address operand with a base address and a 20-bit immediate
3987   signed displacement.
3988 - ``T``: A memory address operand with a base address, a 20-bit immediate
3989   signed displacement, and an index register.
3990 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3991 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3992   address context evaluates as zero).
3993 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3994   (LLVM-specific)
3995 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating-point register.
3997 X86:
3999 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
4000 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
4001 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
4002 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
4003   0xffffffff.
4004 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
4005 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
4006 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
4007 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
4008 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
4009 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
4010 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
4011   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
4012   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
4013 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
4014   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
4015 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
4016 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
4017   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
4018 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
4019 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
4020 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
4021   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
4022   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
4023   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
4024 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
4025 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
4026   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
4027   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
4028   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
4029   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
4030   statement.
4032 XCore:
4034 - ``r``: A 32-bit integer register.
4037 .. _inline-asm-modifiers:
4039 Asm template argument modifiers
4040 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4042 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
4043 "``${0:n}``".
4045 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
4046 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
4047 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
4048 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
4050 Target-independent:
4052 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
4053   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4054 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
4055   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4056 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
4057   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4059 AArch64:
4061 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
4062   instead of ``x30``, print ``w30``.
4063 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
4064 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
4065   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
4066   ``v*``.
4068 AMDGPU:
4070 - ``r``: No effect.
4072 ARM:
4074 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
4075   register).
4076 - ``P``: No effect.
4077 - ``q``: No effect.
4078 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
4079   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
4080 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
4081   prefix.
4082 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
4083 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
4084   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
4085 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
4086   register of a two-register operand.
4087 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
4088   register of a two-register operand.
4089 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
4090   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
4091   to ``R``.)
4093   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
4094      of a two-register operand.
4096 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
4097 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
4098 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
4099   adornment.
4101 Hexagon:
4103 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4104   has been allocated consecutively to the first.
4106   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4107      nothing that ensures that happens, is there?
4109 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4110   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4112 MSP430:
4114 No additional modifiers.
4116 MIPS:
4118 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
4119 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
4120 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
4121 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
4122 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
4123 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
4124   address of the low-order word of a double-word memory operand.
4126   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
4128 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
4129   address of the high-order word of a double-word memory operand.
4131   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
4133 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
4134   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
4135   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
4136   ``M``.)
4137 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
4138   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
4139   constraint.
4141 NVPTX:
4143 - ``r``: No effect.
4145 PowerPC:
4147 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4148   has been allocated consecutively to the first.
4150   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4151      nothing that ensures that happens, is there?
4153 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4154   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4155 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
4156   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
4157 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
4158   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
4159   always print nothing)
4160 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
4161   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
4163 Sparc:
4165 - ``r``: No effect.
4167 SystemZ:
4169 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
4170 target-independent modifiers.
4172 X86:
4174 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
4175   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
4176 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
4177 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
4178   operand.
4179 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
4180   memory operand.
4181 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
4182   operand.
4183 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
4184   operand.
4185 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
4186   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
4187 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
4188   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
4189   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
4190   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
4191 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
4192 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
4193   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
4195 XCore:
4197 No additional modifiers.
4200 Inline Asm Metadata
4201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4203 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
4204 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
4205 integers. If present, the code generator will use the integer as the
4206 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
4207 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
4208 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
4209 it. For example:
4211 .. code-block:: llvm
4213     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
4214     ...
4215     !42 = !{ i32 1234567 }
4217 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
4218 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
4219 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
4220 occurs on.
4222 .. _metadata:
4224 Metadata
4225 ========
4227 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
4228 that can convey extra information about the code to the optimizers and
4229 code generator. One example application of metadata is source-level
4230 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
4232 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
4233 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
4235 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
4237 .. _metadata-string:
4239 Metadata Nodes and Metadata Strings
4240 -----------------------------------
4242 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
4243 contain any character by escaping non-printable characters with
4244 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
4245 "``!"test\00"``".
4247 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
4248 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
4249 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
4250 their operand. For example:
4252 .. code-block:: llvm
4254     !{ !"test\00", i32 10}
4256 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
4258 .. code-block:: text
4260     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
4262 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
4263 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
4264 when metadata operands change.
4266 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
4267 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
4268 example:
4270 .. code-block:: llvm
4272     !foo = !{!4, !3}
4274 Metadata can be used as function arguments. Here the ``llvm.dbg.value``
4275 intrinsic is using three metadata arguments:
4277 .. code-block:: llvm
4279     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, metadata !25, metadata !26)
4281 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
4282 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
4284 .. code-block:: llvm
4286     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
4288 Metadata can also be attached to a function or a global variable. Here metadata
4289 ``!22`` is attached to the ``f1`` and ``f2 functions, and the globals ``g1``
4290 and ``g2`` using the ``!dbg`` identifier:
4292 .. code-block:: llvm
4294     declare !dbg !22 void @f1()
4295     define void @f2() !dbg !22 {
4296       ret void
4297     }
4299     @g1 = global i32 0, !dbg !22
4300     @g2 = external global i32, !dbg !22
4302 A transformation is required to drop any metadata attachment that it does not
4303 know or know it can't preserve. Currently there is an exception for metadata
4304 attachment to globals for ``!type`` and ``!absolute_symbol`` which can't be
4305 unconditionally dropped unless the global is itself deleted.
4307 Metadata attached to a module using named metadata may not be dropped, with
4308 the exception of debug metadata (named metadata with the name ``!llvm.dbg.*``).
4310 More information about specific metadata nodes recognized by the
4311 optimizers and code generator is found below.
4313 .. _specialized-metadata:
4315 Specialized Metadata Nodes
4316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4318 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
4319 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
4320 order.
4322 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
4323 metadata nodes are related to debug info.
4325 .. _DICompileUnit:
4327 DICompileUnit
4328 """""""""""""
4330 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
4331 ``retainedTypes:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:`` fields are tuples
4332 containing the debug info to be emitted along with the compile unit, regardless
4333 of code optimizations (some nodes are only emitted if there are references to
4334 them from instructions). The ``debugInfoForProfiling:`` field is a boolean
4335 indicating whether or not line-table discriminators are updated to provide
4336 more-accurate debug info for profiling results.
4338 .. code-block:: text
4340     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
4341                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
4342                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: FullDebug,
4343                         enums: !2, retainedTypes: !3, globals: !4, imports: !5,
4344                         macros: !6, dwoId: 0x0abcd)
4346 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
4347 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.  These
4348 descriptors are collected by a named metadata node ``!llvm.dbg.cu``. They keep
4349 track of global variables, type information, and imported entities (declarations
4350 and namespaces).
4352 .. _DIFile:
4354 DIFile
4355 """"""
4357 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
4359 .. code-block:: none
4361     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir",
4362                  checksumkind: CSK_MD5,
4363                  checksum: "000102030405060708090a0b0c0d0e0f")
4365 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
4366 for ``file:`` fields.
4367 Valid values for ``checksumkind:`` field are: {CSK_None, CSK_MD5, CSK_SHA1}
4369 .. _DIBasicType:
4371 DIBasicType
4372 """""""""""
4374 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
4375 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
4377 .. code-block:: text
4379     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4380                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4381     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
4383 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
4384 following:
4386 .. code-block:: text
4388   DW_ATE_address       = 1
4389   DW_ATE_boolean       = 2
4390   DW_ATE_float         = 4
4391   DW_ATE_signed        = 5
4392   DW_ATE_signed_char   = 6
4393   DW_ATE_unsigned      = 7
4394   DW_ATE_unsigned_char = 8
4396 .. _DISubroutineType:
4398 DISubroutineType
4399 """"""""""""""""
4401 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
4402 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
4403 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
4404 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
4406 .. code-block:: text
4408     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
4409     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
4410     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
4412 .. _DIDerivedType:
4414 DIDerivedType
4415 """""""""""""
4417 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
4418 qualified types.
4420 .. code-block:: text
4422     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4423                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4424     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
4425                         align: 32)
4427 The following ``tag:`` values are valid:
4429 .. code-block:: text
4431   DW_TAG_member             = 13
4432   DW_TAG_pointer_type       = 15
4433   DW_TAG_reference_type     = 16
4434   DW_TAG_typedef            = 22
4435   DW_TAG_inheritance        = 28
4436   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
4437   DW_TAG_const_type         = 38
4438   DW_TAG_friend             = 42
4439   DW_TAG_volatile_type      = 53
4440   DW_TAG_restrict_type      = 55
4441   DW_TAG_atomic_type        = 71
4443 .. _DIDerivedTypeMember:
4445 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
4446 <DICompositeType>`. The type of the member is the ``baseType:``. The
4447 ``offset:`` is the member's bit offset.  If the composite type has an ODR
4448 ``identifier:`` and does not set ``flags: DIFwdDecl``, then the member is
4449 uniqued based only on its ``name:`` and ``scope:``.
4451 ``DW_TAG_inheritance`` and ``DW_TAG_friend`` are used in the ``elements:``
4452 field of :ref:`composite types <DICompositeType>` to describe parents and
4453 friends.
4455 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
4457 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
4458 ``DW_TAG_volatile_type``, ``DW_TAG_restrict_type`` and ``DW_TAG_atomic_type``
4459 are used to qualify the ``baseType:``.
4461 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
4463 .. _DICompositeType:
4465 DICompositeType
4466 """""""""""""""
4468 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
4469 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
4471 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
4472 identifier used for type merging between modules.  When specified,
4473 :ref:`subprogram declarations <DISubprogramDeclaration>` and :ref:`member
4474 derived types <DIDerivedTypeMember>` that reference the ODR-type in their
4475 ``scope:`` change uniquing rules.
4477 For a given ``identifier:``, there should only be a single composite type that
4478 does not have  ``flags: DIFlagFwdDecl`` set.  LLVM tools that link modules
4479 together will unique such definitions at parse time via the ``identifier:``
4480 field, even if the nodes are ``distinct``.
4482 .. code-block:: text
4484     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4485     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4486     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4487     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
4488                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
4489                           elements: !{!0, !1, !2})
4491 The following ``tag:`` values are valid:
4493 .. code-block:: text
4495   DW_TAG_array_type       = 1
4496   DW_TAG_class_type       = 2
4497   DW_TAG_enumeration_type = 4
4498   DW_TAG_structure_type   = 19
4499   DW_TAG_union_type       = 23
4501 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
4502 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
4503 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
4504 array type is a native packed vector.
4506 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
4507 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
4508 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
4509 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4511 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
4512 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
4513 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member``, ``tag: DW_TAG_inheritance``, or
4514 ``tag: DW_TAG_friend``; or :ref:`subprograms <DISubprogram>` with
4515 ``isDefinition: false``.
4517 .. _DISubrange:
4519 DISubrange
4520 """"""""""
4522 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
4523 :ref:`DICompositeType`.
4525 - ``count: -1`` indicates an empty array.
4526 - ``count: !9`` describes the count with a :ref:`DILocalVariable`.
4527 - ``count: !11`` describes the count with a :ref:`DIGlobalVariable`.
4529 .. code-block:: text
4531     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
4532     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
4533     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
4535     ; Scopes used in rest of example
4536     !6 = !DIFile(filename: "vla.c", directory: "/path/to/file")
4537     !7 = distinct !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !6)
4538     !8 = distinct !DISubprogram(name: "foo", scope: !7, file: !6, line: 5)
4540     ; Use of local variable as count value
4541     !9 = !DIBasicType(name: "int", size: 32, encoding: DW_ATE_signed)
4542     !10 = !DILocalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 42, type: !9)
4543     !11 = !DISubrange(count: !10, lowerBound: 0)
4545     ; Use of global variable as count value
4546     !12 = !DIGlobalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 22, type: !9)
4547     !13 = !DISubrange(count: !12, lowerBound: 0)
4549 .. _DIEnumerator:
4551 DIEnumerator
4552 """"""""""""
4554 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4555 variants of :ref:`DICompositeType`.
4557 .. code-block:: text
4559     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4560     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4561     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4563 DITemplateTypeParameter
4564 """""""""""""""""""""""
4566 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4567 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4568 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4570 .. code-block:: text
4572     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4574 DITemplateValueParameter
4575 """"""""""""""""""""""""
4577 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4578 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4579 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4580 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4581 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4583 .. code-block:: text
4585     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4587 DINamespace
4588 """""""""""
4590 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4592 .. code-block:: text
4594     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4596 .. _DIGlobalVariable:
4598 DIGlobalVariable
4599 """"""""""""""""
4601 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4603 .. code-block:: text
4605     @foo = global i32, !dbg !0
4606     !0 = !DIGlobalVariableExpression(var: !1, expr: !DIExpression())
4607     !1 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !2,
4608                            file: !3, line: 7, type: !4, isLocal: true,
4609                            isDefinition: false, declaration: !5)
4612 DIGlobalVariableExpression
4613 """"""""""""""""""""""""""
4615 ``DIGlobalVariableExpression`` nodes tie a :ref:`DIGlobalVariable` together
4616 with a :ref:`DIExpression`.
4618 .. code-block:: text
4620     @lower = global i32, !dbg !0
4621     @upper = global i32, !dbg !1
4622     !0 = !DIGlobalVariableExpression(
4623              var: !2,
4624              expr: !DIExpression(DW_OP_LLVM_fragment, 0, 32)
4625              )
4626     !1 = !DIGlobalVariableExpression(
4627              var: !2,
4628              expr: !DIExpression(DW_OP_LLVM_fragment, 32, 32)
4629              )
4630     !2 = !DIGlobalVariable(name: "split64", linkageName: "split64", scope: !3,
4631                            file: !4, line: 8, type: !5, declaration: !6)
4633 All global variable expressions should be referenced by the `globals:` field of
4634 a :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4636 .. _DISubprogram:
4638 DISubprogram
4639 """"""""""""
4641 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4642 distinct ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using
4643 ``!dbg`` metadata. A unique ``DISubprogram`` may be attached to a function
4644 declaration used for call site debug info. The ``variables:`` field points at
4645 :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be retained, even if their IR
4646 counterparts are optimized out of the IR. The ``type:`` field must point at an
4647 :ref:`DISubroutineType`.
4649 .. _DISubprogramDeclaration:
4651 When ``isDefinition: false``, subprograms describe a declaration in the type
4652 tree as opposed to a definition of a function.  If the scope is a composite
4653 type with an ODR ``identifier:`` and that does not set ``flags: DIFwdDecl``,
4654 then the subprogram declaration is uniqued based only on its ``linkageName:``
4655 and ``scope:``.
4657 .. code-block:: text
4659     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4660       ...
4661     }
4663     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4664                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4665                                 isDefinition: true, scopeLine: 8,
4666                                 containingType: !4,
4667                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4668                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4669                                 isOptimized: true, unit: !5, templateParams: !6,
4670                                 declaration: !7, variables: !8, thrownTypes: !9)
4672 .. _DILexicalBlock:
4674 DILexicalBlock
4675 """"""""""""""
4677 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4678 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4679 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4680 fields.
4682 .. code-block:: text
4684     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4686 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4687 operands.
4689 .. _DILexicalBlockFile:
4691 DILexicalBlockFile
4692 """"""""""""""""""
4694 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4695 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4696 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4697 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4699 .. code-block:: text
4701     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4702     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4703     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4705 .. _DILocation:
4707 DILocation
4708 """"""""""
4710 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4711 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4712 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4714 .. code-block:: text
4716     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4718 .. _DILocalVariable:
4720 DILocalVariable
4721 """""""""""""""
4723 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4724 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4725 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4726 :ref:`DISubprogram`.
4728 .. code-block:: text
4730     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4731                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4732     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4733                           type: !3)
4734     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4736 .. _DIExpression:
4738 DIExpression
4739 """"""""""""
4741 ``DIExpression`` nodes represent expressions that are inspired by the DWARF
4742 expression language. They are used in :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>`
4743 (such as ``llvm.dbg.declare`` and ``llvm.dbg.value``) to describe how the
4744 referenced LLVM variable relates to the source language variable. Debug
4745 intrinsics are interpreted left-to-right: start by pushing the value/address
4746 operand of the intrinsic onto a stack, then repeatedly push and evaluate
4747 opcodes from the DIExpression until the final variable description is produced.
4749 The current supported opcode vocabulary is limited:
4751 - ``DW_OP_deref`` dereferences the top of the expression stack.
4752 - ``DW_OP_plus`` pops the last two entries from the expression stack, adds
4753   them together and appends the result to the expression stack.
4754 - ``DW_OP_minus`` pops the last two entries from the expression stack, subtracts
4755   the last entry from the second last entry and appends the result to the
4756   expression stack.
4757 - ``DW_OP_plus_uconst, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4758 - ``DW_OP_LLVM_fragment, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4759   here, respectively) of the variable fragment from the working expression. Note
4760   that contrary to DW_OP_bit_piece, the offset is describing the location
4761   within the described source variable.
4762 - ``DW_OP_LLVM_convert, 16, DW_ATE_signed`` specifies a bit size and encoding
4763   (``16`` and ``DW_ATE_signed`` here, respectively) to which the top of the
4764   expression stack is to be converted. Maps into a ``DW_OP_convert`` operation
4765   that references a base type constructed from the supplied values.
4766 - ``DW_OP_LLVM_tag_offset, tag_offset`` specifies that a memory tag should be
4767   optionally applied to the pointer. The memory tag is derived from the
4768   given tag offset in an implementation-defined manner.
4769 - ``DW_OP_swap`` swaps top two stack entries.
4770 - ``DW_OP_xderef`` provides extended dereference mechanism. The entry at the top
4771   of the stack is treated as an address. The second stack entry is treated as an
4772   address space identifier.
4773 - ``DW_OP_stack_value`` marks a constant value.
4774 - If an expression is marked with ``DW_OP_entry_value`` all register and
4775   memory read operations refer to the respective value at the function entry.
4776   The first operand of ``DW_OP_entry_value`` is the size of following
4777   DWARF expression.
4778   ``DW_OP_entry_value`` may appear after the ``LiveDebugValues`` pass.
4779   LLVM only supports entry values for function parameters
4780   that are unmodified throughout a function and that are described as
4781   simple register location descriptions.
4782   ``DW_OP_entry_value`` may also appear after the ``AsmPrinter`` pass when
4783   a call site parameter value (``DW_AT_call_site_parameter_value``)
4784   is represented as entry value of the parameter.
4785 - ``DW_OP_breg`` (or ``DW_OP_bregx``) represents a content on the provided
4786   signed offset of the specified register. The opcode is only generated by the
4787   ``AsmPrinter`` pass to describe call site parameter value which requires an
4788   expression over two registers.
4790 DWARF specifies three kinds of simple location descriptions: Register, memory,
4791 and implicit location descriptions.  Note that a location description is
4792 defined over certain ranges of a program, i.e the location of a variable may
4793 change over the course of the program. Register and memory location
4794 descriptions describe the *concrete location* of a source variable (in the
4795 sense that a debugger might modify its value), whereas *implicit locations*
4796 describe merely the actual *value* of a source variable which might not exist
4797 in registers or in memory (see ``DW_OP_stack_value``).
4799 A ``llvm.dbg.addr`` or ``llvm.dbg.declare`` intrinsic describes an indirect
4800 value (the address) of a source variable. The first operand of the intrinsic
4801 must be an address of some kind. A DIExpression attached to the intrinsic
4802 refines this address to produce a concrete location for the source variable.
4804 A ``llvm.dbg.value`` intrinsic describes the direct value of a source variable.
4805 The first operand of the intrinsic may be a direct or indirect value. A
4806 DIExpresion attached to the intrinsic refines the first operand to produce a
4807 direct value. For example, if the first operand is an indirect value, it may be
4808 necessary to insert ``DW_OP_deref`` into the DIExpresion in order to produce a
4809 valid debug intrinsic.
4811 .. note::
4813    A DIExpression is interpreted in the same way regardless of which kind of
4814    debug intrinsic it's attached to.
4816 .. code-block:: text
4818     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4819     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus_uconst, 3)
4820     !1 = !DIExpression(DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus)
4821     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4822     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus, DW_OP_LLVM_fragment, 3, 7)
4823     !4 = !DIExpression(DW_OP_constu, 2, DW_OP_swap, DW_OP_xderef)
4824     !5 = !DIExpression(DW_OP_constu, 42, DW_OP_stack_value)
4826 DIFlags
4827 """""""""""""""
4829 These flags encode various properties of DINodes.
4831 The `ArgumentNotModified` flag marks a function argument whose value
4832 is not modified throughout of a function. This flag is used to decide
4833 whether a DW_OP_entry_value can be used in a location description
4834 after the function prologue. The language frontend is expected to compute
4835 this property for each DILocalVariable. The flag should be used
4836 only in optimized code.
4838 The `ExportSymbols` flag marks a class, struct or union whose members
4839 may be referenced as if they were defined in the containing class or
4840 union. This flag is used to decide whether the DW_AT_export_symbols can
4841 be used for the structure type.
4843 DIObjCProperty
4844 """"""""""""""
4846 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4848 .. code-block:: text
4850     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4851                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4853 DIImportedEntity
4854 """"""""""""""""
4856 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4857 compile unit.
4859 .. code-block:: text
4861    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4862                           entity: !1, line: 7)
4864 DIMacro
4865 """""""
4867 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4868 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4869 defining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4870 used to expand the macro identifier.
4872 .. code-block:: text
4874    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4875                  value: "((x) + 1)")
4876    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4878 DIMacroFile
4879 """""""""""
4881 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4882 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4883 appear in the included source file.
4885 .. code-block:: text
4887    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4888                      nodes: !3)
4890 '``tbaa``' Metadata
4891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4893 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4894 suitable for doing type based alias analysis (TBAA). Instead, metadata is
4895 added to the IR to describe a type system of a higher level language. This
4896 can be used to implement C/C++ strict type aliasing rules, but it can also
4897 be used to implement custom alias analysis behavior for other languages.
4899 This description of LLVM's TBAA system is broken into two parts:
4900 :ref:`Semantics<tbaa_node_semantics>` talks about high level issues, and
4901 :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` talks about the metadata
4902 encoding of various entities.
4904 It is always possible to trace any TBAA node to a "root" TBAA node (details
4905 in the :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` section).  TBAA
4906 nodes with different roots have an unknown aliasing relationship, and LLVM
4907 conservatively infers ``MayAlias`` between them.  The rules mentioned in
4908 this section only pertain to TBAA nodes living under the same root.
4910 .. _tbaa_node_semantics:
4912 Semantics
4913 """""""""
4915 The TBAA metadata system, referred to as "struct path TBAA" (not to be
4916 confused with ``tbaa.struct``), consists of the following high level
4917 concepts: *Type Descriptors*, further subdivided into scalar type
4918 descriptors and struct type descriptors; and *Access Tags*.
4920 **Type descriptors** describe the type system of the higher level language
4921 being compiled.  **Scalar type descriptors** describe types that do not
4922 contain other types.  Each scalar type has a parent type, which must also
4923 be a scalar type or the TBAA root.  Via this parent relation, scalar types
4924 within a TBAA root form a tree.  **Struct type descriptors** denote types
4925 that contain a sequence of other type descriptors, at known offsets.  These
4926 contained type descriptors can either be struct type descriptors themselves
4927 or scalar type descriptors.
4929 **Access tags** are metadata nodes attached to load and store instructions.
4930 Access tags use type descriptors to describe the *location* being accessed
4931 in terms of the type system of the higher level language.  Access tags are
4932 tuples consisting of a base type, an access type and an offset.  The base
4933 type is a scalar type descriptor or a struct type descriptor, the access
4934 type is a scalar type descriptor, and the offset is a constant integer.
4936 The access tag ``(BaseTy, AccessTy, Offset)`` can describe one of two
4937 things:
4939  * If ``BaseTy`` is a struct type, the tag describes a memory access (load
4940    or store) of a value of type ``AccessTy`` contained in the struct type
4941    ``BaseTy`` at offset ``Offset``.
4943  * If ``BaseTy`` is a scalar type, ``Offset`` must be 0 and ``BaseTy`` and
4944    ``AccessTy`` must be the same; and the access tag describes a scalar
4945    access with scalar type ``AccessTy``.
4947 We first define an ``ImmediateParent`` relation on ``(BaseTy, Offset)``
4948 tuples this way:
4950  * If ``BaseTy`` is a scalar type then ``ImmediateParent(BaseTy, 0)`` is
4951    ``(ParentTy, 0)`` where ``ParentTy`` is the parent of the scalar type as
4952    described in the TBAA metadata.  ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)`` is
4953    undefined if ``Offset`` is non-zero.
4955  * If ``BaseTy`` is a struct type then ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)``
4956    is ``(NewTy, NewOffset)`` where ``NewTy`` is the type contained in
4957    ``BaseTy`` at offset ``Offset`` and ``NewOffset`` is ``Offset`` adjusted
4958    to be relative within that inner type.
4960 A memory access with an access tag ``(BaseTy1, AccessTy1, Offset1)``
4961 aliases a memory access with an access tag ``(BaseTy2, AccessTy2,
4962 Offset2)`` if either ``(BaseTy1, Offset1)`` is reachable from ``(Base2,
4963 Offset2)`` via the ``Parent`` relation or vice versa.
4965 As a concrete example, the type descriptor graph for the following program
4967 .. code-block:: c
4969     struct Inner {
4970       int i;    // offset 0
4971       float f;  // offset 4
4972     };
4974     struct Outer {
4975       float f;  // offset 0
4976       double d; // offset 4
4977       struct Inner inner_a;  // offset 12
4978     };
4980     void f(struct Outer* outer, struct Inner* inner, float* f, int* i, char* c) {
4981       outer->f = 0;            // tag0: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 0)
4982       outer->inner_a.i = 0;    // tag1: (OuterStructTy, IntScalarTy, 12)
4983       outer->inner_a.f = 0.0;  // tag2: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 16)
4984       *f = 0.0;                // tag3: (FloatScalarTy, FloatScalarTy, 0)
4985     }
4987 is (note that in C and C++, ``char`` can be used to access any arbitrary
4988 type):
4990 .. code-block:: text
4992     Root = "TBAA Root"
4993     CharScalarTy = ("char", Root, 0)
4994     FloatScalarTy = ("float", CharScalarTy, 0)
4995     DoubleScalarTy = ("double", CharScalarTy, 0)
4996     IntScalarTy = ("int", CharScalarTy, 0)
4997     InnerStructTy = {"Inner" (IntScalarTy, 0), (FloatScalarTy, 4)}
4998     OuterStructTy = {"Outer", (FloatScalarTy, 0), (DoubleScalarTy, 4),
4999                      (InnerStructTy, 12)}
5002 with (e.g.) ``ImmediateParent(OuterStructTy, 12)`` = ``(InnerStructTy,
5003 0)``, ``ImmediateParent(InnerStructTy, 0)`` = ``(IntScalarTy, 0)``, and
5004 ``ImmediateParent(IntScalarTy, 0)`` = ``(CharScalarTy, 0)``.
5006 .. _tbaa_node_representation:
5008 Representation
5009 """"""""""""""
5011 The root node of a TBAA type hierarchy is an ``MDNode`` with 0 operands or
5012 with exactly one ``MDString`` operand.
5014 Scalar type descriptors are represented as an ``MDNode`` s with two
5015 operands.  The first operand is an ``MDString`` denoting the name of the
5016 struct type.  LLVM does not assign meaning to the value of this operand, it
5017 only cares about it being an ``MDString``.  The second operand is an
5018 ``MDNode`` which points to the parent for said scalar type descriptor,
5019 which is either another scalar type descriptor or the TBAA root.  Scalar
5020 type descriptors can have an optional third argument, but that must be the
5021 constant integer zero.
5023 Struct type descriptors are represented as ``MDNode`` s with an odd number
5024 of operands greater than 1.  The first operand is an ``MDString`` denoting
5025 the name of the struct type.  Like in scalar type descriptors the actual
5026 value of this name operand is irrelevant to LLVM.  After the name operand,
5027 the struct type descriptors have a sequence of alternating ``MDNode`` and
5028 ``ConstantInt`` operands.  With N starting from 1, the 2N - 1 th operand,
5029 an ``MDNode``, denotes a contained field, and the 2N th operand, a
5030 ``ConstantInt``, is the offset of the said contained field.  The offsets
5031 must be in non-decreasing order.
5033 Access tags are represented as ``MDNode`` s with either 3 or 4 operands.
5034 The first operand is an ``MDNode`` pointing to the node representing the
5035 base type.  The second operand is an ``MDNode`` pointing to the node
5036 representing the access type.  The third operand is a ``ConstantInt`` that
5037 states the offset of the access.  If a fourth field is present, it must be
5038 a ``ConstantInt`` valued at 0 or 1.  If it is 1 then the access tag states
5039 that the location being accessed is "constant" (meaning
5040 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
5041 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).  The TBAA root of
5042 the access type and the base type of an access tag must be the same, and
5043 that is the TBAA root of the access tag.
5045 '``tbaa.struct``' Metadata
5046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5048 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
5049 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
5050 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
5051 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
5052 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
5053 of the aggregate.
5055 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
5056 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
5058 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
5059 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
5060 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
5061 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
5062 its tbaa tag. e.g.:
5064 .. code-block:: llvm
5066     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
5068 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
5069 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
5070 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
5072 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
5073 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
5074 does not carry useful data and need not be preserved.
5076 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
5077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5079 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
5080 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
5081 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
5082 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
5083 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
5084 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
5085 a domain.
5087 When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
5088 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
5089 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
5090 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
5091 alias.
5093 Because scopes in one domain don't affect scopes in other domains, separate
5094 domains can be used to compose multiple independent noalias sets.  This is
5095 used for example during inlining.  As the noalias function parameters are
5096 turned into noalias scope metadata, a new domain is used every time the
5097 function is inlined.
5099 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
5100 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
5101 string then it can be combined across functions and translation units. A
5102 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
5103 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
5105 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
5106 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
5107 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
5108 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
5109 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
5110 optionally be provided as a third list entry.
5112 For example,
5114 .. code-block:: llvm
5116     ; Two scope domains:
5117     !0 = !{!0}
5118     !1 = !{!1}
5120     ; Some scopes in these domains:
5121     !2 = !{!2, !0}
5122     !3 = !{!3, !0}
5123     !4 = !{!4, !1}
5125     ; Some scope lists:
5126     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
5127     !6 = !{!4, !3, !2}
5128     !7 = !{!3}
5130     ; These two instructions don't alias:
5131     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
5132     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
5134     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
5135     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
5136     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
5137     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
5139     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
5140     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
5141     ; !alias.scope list):
5142     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
5143     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
5145 '``fpmath``' Metadata
5146 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5148 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating-point
5149 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
5150 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
5151 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
5152 it. ULP is defined as follows:
5154     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
5155     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
5156     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
5157     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
5158     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
5160 The metadata node shall consist of a single positive float type number
5161 representing the maximum relative error, for example:
5163 .. code-block:: llvm
5165     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
5167 .. _range-metadata:
5169 '``range``' Metadata
5170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5172 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
5173 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
5174 returned by the called function at this call site is in. If the loaded or
5175 returned value is not in the specified range, the behavior is undefined. The
5176 ranges are represented with a flattened list of integers. The loaded value or
5177 the value returned is known to be in the union of the ranges defined by each
5178 consecutive pair. Each pair has the following properties:
5180 -  The type must match the type loaded by the instruction.
5181 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
5182 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
5183 -  The range is allowed to wrap.
5184 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
5185    ``a!=b``.
5187 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
5188 they must be non-contiguous.
5190 Examples:
5192 .. code-block:: llvm
5194       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
5195       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
5196       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
5197       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
5198              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
5199     ...
5200     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
5201     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
5202     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
5203     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
5205 '``absolute_symbol``' Metadata
5206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5208 ``absolute_symbol`` metadata may be attached to a global variable
5209 declaration. It marks the declaration as a reference to an absolute symbol,
5210 which causes the backend to use absolute relocations for the symbol even
5211 in position independent code, and expresses the possible ranges that the
5212 global variable's *address* (not its value) is in, in the same format as
5213 ``range`` metadata, with the extension that the pair ``all-ones,all-ones``
5214 may be used to represent the full set.
5216 Example (assuming 64-bit pointers):
5218 .. code-block:: llvm
5220       @a = external global i8, !absolute_symbol !0 ; Absolute symbol in range [0,256)
5221       @b = external global i8, !absolute_symbol !1 ; Absolute symbol in range [0,2^64)
5223     ...
5224     !0 = !{ i64 0, i64 256 }
5225     !1 = !{ i64 -1, i64 -1 }
5227 '``callees``' Metadata
5228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5230 ``callees`` metadata may be attached to indirect call sites. If ``callees``
5231 metadata is attached to a call site, and any callee is not among the set of
5232 functions provided by the metadata, the behavior is undefined. The intent of
5233 this metadata is to facilitate optimizations such as indirect-call promotion.
5234 For example, in the code below, the call instruction may only target the
5235 ``add`` or ``sub`` functions:
5237 .. code-block:: llvm
5239     %result = call i64 %binop(i64 %x, i64 %y), !callees !0
5241     ...
5242     !0 = !{i64 (i64, i64)* @add, i64 (i64, i64)* @sub}
5244 '``callback``' Metadata
5245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5247 ``callback`` metadata may be attached to a function declaration, or definition.
5248 (Call sites are excluded only due to the lack of a use case.) For ease of
5249 exposition, we'll refer to the function annotated w/ metadata as a broker
5250 function. The metadata describes how the arguments of a call to the broker are
5251 in turn passed to the callback function specified by the metadata. Thus, the
5252 ``callback`` metadata provides a partial description of a call site inside the
5253 broker function with regards to the arguments of a call to the broker. The only
5254 semantic restriction on the broker function itself is that it is not allowed to
5255 inspect or modify arguments referenced in the ``callback`` metadata as
5256 pass-through to the callback function.
5258 The broker is not required to actually invoke the callback function at runtime.
5259 However, the assumptions about not inspecting or modifying arguments that would
5260 be passed to the specified callback function still hold, even if the callback
5261 function is not dynamically invoked. The broker is allowed to invoke the
5262 callback function more than once per invocation of the broker. The broker is
5263 also allowed to invoke (directly or indirectly) the function passed as a
5264 callback through another use. Finally, the broker is also allowed to relay the
5265 callback callee invocation to a different thread.
5267 The metadata is structured as follows: At the outer level, ``callback``
5268 metadata is a list of ``callback`` encodings. Each encoding starts with a
5269 constant ``i64`` which describes the argument position of the callback function
5270 in the call to the broker. The following elements, except the last, describe
5271 what arguments are passed to the callback function. Each element is again an
5272 ``i64`` constant identifying the argument of the broker that is passed through,
5273 or ``i64 -1`` to indicate an unknown or inspected argument. The order in which
5274 they are listed has to be the same in which they are passed to the callback
5275 callee. The last element of the encoding is a boolean which specifies how
5276 variadic arguments of the broker are handled. If it is true, all variadic
5277 arguments of the broker are passed through to the callback function *after* the
5278 arguments encoded explicitly before.
5280 In the code below, the ``pthread_create`` function is marked as a broker
5281 through the ``!callback !1`` metadata. In the example, there is only one
5282 callback encoding, namely ``!2``, associated with the broker. This encoding
5283 identifies the callback function as the second argument of the broker (``i64
5284 2``) and the sole argument of the callback function as the third one of the
5285 broker function (``i64 3``).
5287 .. FIXME why does the llvm-sphinx-docs builder give a highlighting
5288    error if the below is set to highlight as 'llvm', despite that we
5289    have misc.highlighting_failure set?
5291 .. code-block:: text
5293     declare !callback !1 dso_local i32 @pthread_create(i64*, %union.pthread_attr_t*, i8* (i8*)*, i8*)
5295     ...
5296     !2 = !{i64 2, i64 3, i1 false}
5297     !1 = !{!2}
5299 Another example is shown below. The callback callee is the second argument of
5300 the ``__kmpc_fork_call`` function (``i64 2``). The callee is given two unknown
5301 values (each identified by a ``i64 -1``) and afterwards all
5302 variadic arguments that are passed to the ``__kmpc_fork_call`` call (due to the
5303 final ``i1 true``).
5305 .. FIXME why does the llvm-sphinx-docs builder give a highlighting
5306    error if the below is set to highlight as 'llvm', despite that we
5307    have misc.highlighting_failure set?
5309 .. code-block:: text
5311     declare !callback !0 dso_local void @__kmpc_fork_call(%struct.ident_t*, i32, void (i32*, i32*, ...)*, ...)
5313     ...
5314     !1 = !{i64 2, i64 -1, i64 -1, i1 true}
5315     !0 = !{!1}
5318 '``unpredictable``' Metadata
5319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5321 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
5322 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
5323 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
5324 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
5325 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
5326 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
5328 .. _md_dereferenceable:
5330 '``dereferenceable``' Metadata
5331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5333 The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
5334 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
5335 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
5336 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
5337 attribute on parameters and return values.
5339 .. _md_dereferenceable_or_null:
5341 '``dereferenceable_or_null``' Metadata
5342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5344 The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
5345 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
5346 dereferenceable or null.
5347 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
5348 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
5349 attribute on parameters and return values.
5351 .. _llvm.loop:
5353 '``llvm.loop``'
5354 ^^^^^^^^^^^^^^^
5356 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
5357 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
5358 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
5359 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
5360 specified with the name ``llvm.loop``.
5362 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
5363 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
5364 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
5365 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
5366 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
5367 constructs:
5369 .. code-block:: llvm
5371     !0 = !{!0}
5372     !1 = !{!1}
5374 The loop identifier metadata can be used to specify additional
5375 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
5376 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
5377 suggests an unroll factor to the loop unroller:
5379 .. code-block:: llvm
5381       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
5382     ...
5383     !0 = !{!0, !1}
5384     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5386 '``llvm.loop.disable_nonforced``'
5387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5389 This metadata disables all optional loop transformations unless
5390 explicitly instructed using other transformation metadata such as
5391 ``llvm.loop.unroll.enable``. That is, no heuristic will try to determine
5392 whether a transformation is profitable. The purpose is to avoid that the
5393 loop is transformed to a different loop before an explicitly requested
5394 (forced) transformation is applied. For instance, loop fusion can make
5395 other transformations impossible. Mandatory loop canonicalizations such
5396 as loop rotation are still applied.
5398 It is recommended to use this metadata in addition to any llvm.loop.*
5399 transformation directive. Also, any loop should have at most one
5400 directive applied to it (and a sequence of transformations built using
5401 followup-attributes). Otherwise, which transformation will be applied
5402 depends on implementation details such as the pass pipeline order.
5404 See :ref:`transformation-metadata` for details.
5406 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
5407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5409 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
5410 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
5411 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
5412 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
5413 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
5414 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
5415 it believes it is safe to do so. The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata
5416 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
5417 in determining the safety of these transformations.
5419 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
5420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5422 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
5423 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
5424 second operand is an integer specifying the interleave count. For
5425 example:
5427 .. code-block:: llvm
5429    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
5431 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
5432 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
5433 then the interleave count will be determined automatically.
5435 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
5436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5438 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
5439 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
5440 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
5441 0 disables vectorization:
5443 .. code-block:: llvm
5445    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
5446    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
5448 '``llvm.loop.vectorize.predicate.enable``' Metadata
5449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5451 This metadata selectively enables or disables creating predicated instructions
5452 for the loop, which can enable folding of the scalar epilogue loop into the
5453 main loop. The first operand is the string
5454 ``llvm.loop.vectorize.predicate.enable`` and the second operand is a bit. If
5455 the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of 0 disables
5456 vectorization:
5458 .. code-block:: llvm
5460    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.predicate.enable", i1 0}
5461    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.predicate.enable", i1 1}
5463 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
5464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5466 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
5467 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
5468 operand is an integer specifying the width. For example:
5470 .. code-block:: llvm
5472    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
5474 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
5475 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
5476 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
5477 determined automatically.
5479 '``llvm.loop.vectorize.followup_vectorized``' Metadata
5480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5482 This metadata defines which loop attributes the vectorized loop will
5483 have. See :ref:`transformation-metadata` for details.
5485 '``llvm.loop.vectorize.followup_epilogue``' Metadata
5486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5488 This metadata defines which loop attributes the epilogue will have. The
5489 epilogue is not vectorized and is executed when either the vectorized
5490 loop is not known to preserve semantics (because e.g., it processes two
5491 arrays that are found to alias by a runtime check) or for the last
5492 iterations that do not fill a complete set of vector lanes. See
5493 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5495 '``llvm.loop.vectorize.followup_all``' Metadata
5496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5498 Attributes in the metadata will be added to both the vectorized and
5499 epilogue loop.
5500 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5502 '``llvm.loop.unroll``'
5503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5505 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
5506 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
5507 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5508 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
5509 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
5510 optimizer believes it is safe to do so.
5512 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
5513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5515 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
5516 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
5517 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
5518 example:
5520 .. code-block:: llvm
5522    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5524 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5525 will be partially unrolled.
5527 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
5528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5530 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
5531 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
5533 .. code-block:: llvm
5535    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
5537 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
5538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5540 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
5541 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
5543 .. code-block:: llvm
5545    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
5547 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
5548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5550 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
5551 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
5552 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
5553 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
5555 .. code-block:: llvm
5557    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
5559 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
5560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5562 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
5563 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
5564 For example:
5566 .. code-block:: llvm
5568    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
5570 '``llvm.loop.unroll.followup``' Metadata
5571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5573 This metadata defines which loop attributes the unrolled loop will have.
5574 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5576 '``llvm.loop.unroll.followup_remainder``' Metadata
5577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5579 This metadata defines which loop attributes the remainder loop after
5580 partial/runtime unrolling will have. See
5581 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5583 '``llvm.loop.unroll_and_jam``'
5584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5586 This metadata is treated very similarly to the ``llvm.loop.unroll`` metadata
5587 above, but affect the unroll and jam pass. In addition any loop with
5588 ``llvm.loop.unroll`` metadata but no ``llvm.loop.unroll_and_jam`` metadata will
5589 disable unroll and jam (so ``llvm.loop.unroll`` metadata will be left to the
5590 unroller, plus ``llvm.loop.unroll.disable`` metadata will disable unroll and jam
5591 too.)
5593 The metadata for unroll and jam otherwise is the same as for ``unroll``.
5594 ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``, ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable`` and
5595 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` do the same as for unroll.
5596 ``llvm.loop.unroll_and_jam.full`` is not supported. Again these are only hints
5597 and the normal safety checks will still be performed.
5599 '``llvm.loop.unroll_and_jam.count``' Metadata
5600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5602 This metadata suggests an unroll and jam factor to use, similarly to
5603 ``llvm.loop.unroll.count``. The first operand is the string
5604 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` and the second operand is a positive integer
5605 specifying the unroll factor. For example:
5607 .. code-block:: llvm
5609    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.count", i32 4}
5611 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5612 will be partially unroll and jammed.
5614 '``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``' Metadata
5615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5617 This metadata disables loop unroll and jamming. The metadata has a single
5618 operand which is the string ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``. For example:
5620 .. code-block:: llvm
5622    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.disable"}
5624 '``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``' Metadata
5625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5627 This metadata suggests that the loop should be fully unroll and jammed if the
5628 trip count is known at compile time and partially unrolled if the trip count is
5629 not known at compile time. The metadata has a single operand which is the
5630 string ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``.  For example:
5632 .. code-block:: llvm
5634    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.enable"}
5636 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_outer``' Metadata
5637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5639 This metadata defines which loop attributes the outer unrolled loop will
5640 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5641 details.
5643 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_inner``' Metadata
5644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5646 This metadata defines which loop attributes the inner jammed loop will
5647 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5648 details.
5650 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_outer``' Metadata
5651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5653 This metadata defines which attributes the epilogue of the outer loop
5654 will have. This loop is usually unrolled, meaning there is no such
5655 loop. This attribute will be ignored in this case. See
5656 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5658 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_inner``' Metadata
5659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5661 This metadata defines which attributes the inner loop of the epilogue
5662 will have. The outer epilogue will usually be unrolled, meaning there
5663 can be multiple inner remainder loops. See
5664 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5666 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_all``' Metadata
5667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5669 Attributes specified in the metadata is added to all
5670 ``llvm.loop.unroll_and_jam.*`` loops. See
5671 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5673 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
5674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5676 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
5677 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
5678 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
5680 .. code-block:: llvm
5682    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
5684 '``llvm.loop.distribute.enable``' Metadata
5685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5687 Loop distribution allows splitting a loop into multiple loops.  Currently,
5688 this is only performed if the entire loop cannot be vectorized due to unsafe
5689 memory dependencies.  The transformation will attempt to isolate the unsafe
5690 dependencies into their own loop.
5692 This metadata can be used to selectively enable or disable distribution of the
5693 loop.  The first operand is the string ``llvm.loop.distribute.enable`` and the
5694 second operand is a bit. If the bit operand value is 1 distribution is
5695 enabled. A value of 0 disables distribution:
5697 .. code-block:: llvm
5699    !0 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 0}
5700    !1 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 1}
5702 This metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5703 identification metadata.
5705 '``llvm.loop.distribute.followup_coincident``' Metadata
5706 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5708 This metadata defines which attributes extracted loops with no cyclic
5709 dependencies will have (i.e. can be vectorized). See
5710 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5712 '``llvm.loop.distribute.followup_sequential``' Metadata
5713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5715 This metadata defines which attributes the isolated loops with unsafe
5716 memory dependencies will have. See
5717 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5719 '``llvm.loop.distribute.followup_fallback``' Metadata
5720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5722 If loop versioning is necessary, this metadata defined the attributes
5723 the non-distributed fallback version will have. See
5724 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5726 '``llvm.loop.distribute.followup_all``' Metadata
5727 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5729 The attributes in this metadata is added to all followup loops of the
5730 loop distribution pass. See
5731 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5733 '``llvm.licm.disable``' Metadata
5734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5736 This metadata indicates that loop-invariant code motion (LICM) should not be
5737 performed on this loop. The metadata has a single operand which is the string
5738 ``llvm.licm.disable``. For example:
5740 .. code-block:: llvm
5742    !0 = !{!"llvm.licm.disable"}
5744 Note that although it operates per loop it isn't given the llvm.loop prefix
5745 as it is not affected by the ``llvm.loop.disable_nonforced`` metadata.
5747 '``llvm.access.group``' Metadata
5748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5750 ``llvm.access.group`` metadata can be attached to any instruction that
5751 potentially accesses memory. It can point to a single distinct metadata
5752 node, which we call access group. This node represents all memory access
5753 instructions referring to it via ``llvm.access.group``. When an
5754 instruction belongs to multiple access groups, it can also point to a
5755 list of accesses groups, illustrated by the following example.
5757 .. code-block:: llvm
5759    %val = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !0
5760    ...
5761    !0 = !{!1, !2}
5762    !1 = distinct !{}
5763    !2 = distinct !{}
5765 It is illegal for the list node to be empty since it might be confused
5766 with an access group.
5768 The access group metadata node must be 'distinct' to avoid collapsing
5769 multiple access groups by content. A access group metadata node must
5770 always be empty which can be used to distinguish an access group
5771 metadata node from a list of access groups. Being empty avoids the
5772 situation that the content must be updated which, because metadata is
5773 immutable by design, would required finding and updating all references
5774 to the access group node.
5776 The access group can be used to refer to a memory access instruction
5777 without pointing to it directly (which is not possible in global
5778 metadata). Currently, the only metadata making use of it is
5779 ``llvm.loop.parallel_accesses``.
5781 '``llvm.loop.parallel_accesses``' Metadata
5782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5784 The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata refers to one or more
5785 access group metadata nodes (see ``llvm.access.group``). It denotes that
5786 no loop-carried memory dependence exist between it and other instructions
5787 in the loop with this metadata.
5789 Let ``m1`` and ``m2`` be two instructions that both have the
5790 ``llvm.access.group`` metadata to the access group ``g1``, respectively
5791 ``g2`` (which might be identical). If a loop contains both access groups
5792 in its ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata, then the compiler can
5793 assume that there is no dependency between ``m1`` and ``m2`` carried by
5794 this loop. Instructions that belong to multiple access groups are
5795 considered having this property if at least one of the access groups
5796 matches the ``llvm.loop.parallel_accesses`` list.
5798 If all memory-accessing instructions in a loop have
5799 ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata that refers to that loop, then the
5800 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a
5801 parallel loop.
5803 Note that if not all memory access instructions belong to an access
5804 group referred to by ``llvm.loop.parallel_accesses``, then the loop must
5805 not be considered trivially parallel. Additional
5806 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
5807 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
5808 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
5809 insert new memory instructions into the loop body).
5811 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
5812 both ``llvm.access.group`` and ``llvm.loop.parallel_accesses``
5813 metadata types.
5815 .. code-block:: llvm
5817    for.body:
5818      ...
5819      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !1
5820      ...
5821      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !1
5822      ...
5823      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
5825    for.end:
5826    ...
5827    !0 = distinct !{!0, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !1}}
5828    !1 = distinct !{}
5830 It is also possible to have nested parallel loops:
5832 .. code-block:: llvm
5834    outer.for.body:
5835      ...
5836      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.access.group !4
5837      ...
5838      br label %inner.for.body
5840    inner.for.body:
5841      ...
5842      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !3
5843      ...
5844      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.access.group !3
5845      ...
5846      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
5848    inner.for.end:
5849      ...
5850      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.access.group !4
5851      ...
5852      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
5854    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
5855    ...
5856    !1 = distinct !{!1, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3}}     ; metadata for the inner loop
5857    !2 = distinct !{!2, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3, !4}} ; metadata for the outer loop
5858    !3 = distinct !{} ; access group for instructions in the inner loop (which are implicitly contained in outer loop as well)
5859    !4 = distinct !{} ; access group for instructions in the outer, but not the inner loop
5861 '``irr_loop``' Metadata
5862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5864 ``irr_loop`` metadata may be attached to the terminator instruction of a basic
5865 block that's an irreducible loop header (note that an irreducible loop has more
5866 than once header basic blocks.) If ``irr_loop`` metadata is attached to the
5867 terminator instruction of a basic block that is not really an irreducible loop
5868 header, the behavior is undefined. The intent of this metadata is to improve the
5869 accuracy of the block frequency propagation. For example, in the code below, the
5870 block ``header0`` may have a loop header weight (relative to the other headers of
5871 the irreducible loop) of 100:
5873 .. code-block:: llvm
5875     header0:
5876     ...
5877     br i1 %cmp, label %t1, label %t2, !irr_loop !0
5879     ...
5880     !0 = !{"loop_header_weight", i64 100}
5882 Irreducible loop header weights are typically based on profile data.
5884 .. _md_invariant.group:
5886 '``invariant.group``' Metadata
5887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5889 The experimental ``invariant.group`` metadata may be attached to
5890 ``load``/``store`` instructions referencing a single metadata with no entries.
5891 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells
5892 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand
5893 can be assumed to load or store the same
5894 value (but see the ``llvm.launder.invariant.group`` intrinsic which affects
5895 when two pointers are considered the same). Pointers returned by bitcast or
5896 getelementptr with only zero indices are considered the same.
5898 Examples:
5900 .. code-block:: llvm
5902    @unknownPtr = external global i8
5903    ...
5904    %ptr = alloca i8
5905    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
5906    call void @foo(i8* %ptr)
5908    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
5909    call void @foo(i8* %ptr)
5911    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr)
5912    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
5914    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
5915    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
5917    call void @foo(i8* %ptr)
5918    %newPtr2 = call i8* @llvm.launder.invariant.group(i8* %ptr)
5919    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through launder.invariant.group to get value of %ptr
5921    ...
5922    declare void @foo(i8*)
5923    declare i8* @getPointer(i8*)
5924    declare i8* @llvm.launder.invariant.group(i8*)
5926    !0 = !{}
5928 The invariant.group metadata must be dropped when replacing one pointer by
5929 another based on aliasing information. This is because invariant.group is tied
5930 to the SSA value of the pointer operand.
5932 .. code-block:: llvm
5934   %v = load i8, i8* %x, !invariant.group !0
5935   ; if %x mustalias %y then we can replace the above instruction with
5936   %v = load i8, i8* %y
5938 Note that this is an experimental feature, which means that its semantics might
5939 change in the future.
5941 '``type``' Metadata
5942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5944 See :doc:`TypeMetadata`.
5946 '``associated``' Metadata
5947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5949 The ``associated`` metadata may be attached to a global object
5950 declaration with a single argument that references another global object.
5952 This metadata prevents discarding of the global object in linker GC
5953 unless the referenced object is also discarded. The linker support for
5954 this feature is spotty. For best compatibility, globals carrying this
5955 metadata may also:
5957 - Be in a comdat with the referenced global.
5958 - Be in @llvm.compiler.used.
5959 - Have an explicit section with a name which is a valid C identifier.
5961 It does not have any effect on non-ELF targets.
5963 Example:
5965 .. code-block:: text
5967     $a = comdat any
5968     @a = global i32 1, comdat $a
5969     @b = internal global i32 2, comdat $a, section "abc", !associated !0
5970     !0 = !{i32* @a}
5973 '``prof``' Metadata
5974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5976 The ``prof`` metadata is used to record profile data in the IR.
5977 The first operand of the metadata node indicates the profile metadata
5978 type. There are currently 3 types:
5979 :ref:`branch_weights<prof_node_branch_weights>`,
5980 :ref:`function_entry_count<prof_node_function_entry_count>`, and
5981 :ref:`VP<prof_node_VP>`.
5983 .. _prof_node_branch_weights:
5985 branch_weights
5986 """"""""""""""
5988 Branch weight metadata attached to a branch, select, switch or call instruction
5989 represents the likeliness of the associated branch being taken.
5990 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5992 .. _prof_node_function_entry_count:
5994 function_entry_count
5995 """"""""""""""""""""
5997 Function entry count metadata can be attached to function definitions
5998 to record the number of times the function is called. Used with BFI
5999 information, it is also used to derive the basic block profile count.
6000 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
6002 .. _prof_node_VP:
6007 VP (value profile) metadata can be attached to instructions that have
6008 value profile information. Currently this is indirect calls (where it
6009 records the hottest callees) and calls to memory intrinsics such as memcpy,
6010 memmove, and memset (where it records the hottest byte lengths).
6012 Each VP metadata node contains "VP" string, then a uint32_t value for the value
6013 profiling kind, a uint64_t value for the total number of times the instruction
6014 is executed, followed by uint64_t value and execution count pairs.
6015 The value profiling kind is 0 for indirect call targets and 1 for memory
6016 operations. For indirect call targets, each profile value is a hash
6017 of the callee function name, and for memory operations each value is the
6018 byte length.
6020 Note that the value counts do not need to add up to the total count
6021 listed in the third operand (in practice only the top hottest values
6022 are tracked and reported).
6024 Indirect call example:
6026 .. code-block:: llvm
6028     call void %f(), !prof !1
6029     !1 = !{!"VP", i32 0, i64 1600, i64 7651369219802541373, i64 1030, i64 -4377547752858689819, i64 410}
6031 Note that the VP type is 0 (the second operand), which indicates this is
6032 an indirect call value profile data. The third operand indicates that the
6033 indirect call executed 1600 times. The 4th and 6th operands give the
6034 hashes of the 2 hottest target functions' names (this is the same hash used
6035 to represent function names in the profile database), and the 5th and 7th
6036 operands give the execution count that each of the respective prior target
6037 functions was called.
6039 Module Flags Metadata
6040 =====================
6042 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
6043 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
6044 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
6045 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
6046 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
6047 look it up.
6049 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
6050 Each triplet has the following form:
6052 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
6053    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
6054    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
6055    described below.
6056 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
6057    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
6058    including entries with the **Require** behavior).
6059 -  The third element is the value of the flag.
6061 When two (or more) modules are merged together, the resulting
6062 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
6063 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
6064 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
6065 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
6066 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
6068 The following behaviors are supported:
6070 .. list-table::
6071    :header-rows: 1
6072    :widths: 10 90
6074    * - Value
6075      - Behavior
6077    * - 1
6078      - **Error**
6079            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
6080            is that of the operands.
6082    * - 2
6083      - **Warning**
6084            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
6085            operand for the flag from the first module being linked.
6087    * - 3
6088      - **Require**
6089            Adds a requirement that another module flag be present and have a
6090            specified value after linking is performed. The value must be a
6091            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
6092            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
6093            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
6094            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
6095            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
6097    * - 4
6098      - **Override**
6099            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
6100            other module. If both modules specify **Override**, but the values
6101            differ, an error will be emitted.
6103    * - 5
6104      - **Append**
6105            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
6107    * - 6
6108      - **AppendUnique**
6109            Appends the two values, which are required to be metadata
6110            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
6111            during the append operation.
6113    * - 7
6114      - **Max**
6115            Takes the max of the two values, which are required to be integers.
6117 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
6118 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
6119 value) or **Override**.
6121 An example of module flags:
6123 .. code-block:: llvm
6125     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
6126     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
6127     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
6128     !3 = !{ i32 3, !"qux",
6129       !{
6130         !"foo", i32 1
6131       }
6132     }
6133     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
6135 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
6136    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
6137    values are not equal.
6139 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
6140    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
6141    '37'.
6143 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
6144    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
6145    warning if their values are not equal.
6147 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
6149    ::
6151        !{ !"foo", i32 1 }
6153    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
6154    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
6155    performed.
6157 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
6158 ----------------------------------------------------
6160 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
6161 collection in a special section called "image info". The metadata
6162 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
6163 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
6164 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
6165 be merged rather than appended together.
6167 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
6168 following key-value pairs:
6170 .. list-table::
6171    :header-rows: 1
6172    :widths: 30 70
6174    * - Key
6175      - Value
6177    * - ``Objective-C Version``
6178      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
6180    * - ``Objective-C Image Info Version``
6181      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
6182        always 0.
6184    * - ``Objective-C Image Info Section``
6185      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
6186        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
6187        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
6188        Objective-C ABI version 2.
6190    * - ``Objective-C Garbage Collection``
6191      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
6192        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
6193        collection supported.
6195    * - ``Objective-C GC Only``
6196      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
6197        If present, its value must be 6. This flag requires that the
6198        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
6200 Some important flag interactions:
6202 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
6203    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
6204    2, then the resulting module has the
6205    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
6206 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
6207    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
6209 C type width Module Flags Metadata
6210 ----------------------------------
6212 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
6213 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
6214 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
6215 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
6216 width.
6218 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
6219 flags metadata, using the following key-value pairs:
6221 .. list-table::
6222    :header-rows: 1
6223    :widths: 30 70
6225    * - Key
6226      - Value
6228    * - short_wchar
6229      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
6230        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
6232    * - short_enum
6233      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
6234        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
6235          represent all of its values.
6237 For example, the following metadata section specifies that the module was
6238 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
6239 enum is the smallest type which can represent all of its values::
6241     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
6242     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
6243     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
6245 Automatic Linker Flags Named Metadata
6246 =====================================
6248 Some targets support embedding of flags to the linker inside individual object
6249 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
6250 allow source files to contain linker command line options, and have these
6251 automatically be transmitted to the linker via object files.
6253 These flags are encoded in the IR using named metadata with the name
6254 ``!llvm.linker.options``. Each operand is expected to be a metadata node
6255 which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
6256 list of metadata strings defining linker options.
6258 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
6259 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
6260 framework::
6262     !0 = !{ !"-lz" }
6263     !1 = !{ !"-framework", !"Cocoa" }
6264     !llvm.linker.options = !{ !0, !1 }
6266 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
6267 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
6268 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
6269 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
6270 assembly writer or object file emitter.
6272 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
6273 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
6274 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
6276 Dependent Libs Named Metadata
6277 =============================
6279 Some targets support embedding of strings into object files to indicate
6280 a set of libraries to add to the link. Typically this is used in conjunction
6281 with language extensions which allow source files to explicitly declare the
6282 libraries they depend on, and have these automatically be transmitted to the
6283 linker via object files.
6285 The list is encoded in the IR using named metadata with the name
6286 ``!llvm.dependent-libraries``. Each operand is expected to be a metadata node
6287 which should contain a single string operand.
6289 For example, the following metadata section contains two library specfiers::
6291     !0 = !{!"a library specifier"}
6292     !1 = !{!"another library specifier"}
6293     !llvm.dependent-libraries = !{ !0, !1 }
6295 Each library specifier will be handled independently by the consuming linker.
6296 The effect of the library specifiers are defined by the consuming linker.
6298 .. _summary:
6300 ThinLTO Summary
6301 ===============
6303 Compiling with `ThinLTO <https://clang.llvm.org/docs/ThinLTO.html>`_
6304 causes the building of a compact summary of the module that is emitted into
6305 the bitcode. The summary is emitted into the LLVM assembly and identified
6306 in syntax by a caret ('``^``').
6308 The summary is parsed into a bitcode output, along with the Module
6309 IR, via the "``llvm-as``" tool. Tools that parse the Module IR for the purposes
6310 of optimization (e.g. "``clang -x ir``" and "``opt``"), will ignore the
6311 summary entries (just as they currently ignore summary entries in a bitcode
6312 input file).
6314 Eventually, the summary will be parsed into a ModuleSummaryIndex object under
6315 the same conditions where summary index is currently built from bitcode.
6316 Specifically, tools that test the Thin Link portion of a ThinLTO compile
6317 (i.e. llvm-lto and llvm-lto2), or when parsing a combined index
6318 for a distributed ThinLTO backend via clang's "``-fthinlto-index=<>``" flag
6319 (this part is not yet implemented, use llvm-as to create a bitcode object
6320 before feeding into thin link tools for now).
6322 There are currently 3 types of summary entries in the LLVM assembly:
6323 :ref:`module paths<module_path_summary>`,
6324 :ref:`global values<gv_summary>`, and
6325 :ref:`type identifiers<typeid_summary>`.
6327 .. _module_path_summary:
6329 Module Path Summary Entry
6330 -------------------------
6332 Each module path summary entry lists a module containing global values included
6333 in the summary. For a single IR module there will be one such entry, but
6334 in a combined summary index produced during the thin link, there will be
6335 one module path entry per linked module with summary.
6337 Example:
6339 .. code-block:: text
6341     ^0 = module: (path: "/path/to/file.o", hash: (2468601609, 1329373163, 1565878005, 638838075, 3148790418))
6343 The ``path`` field is a string path to the bitcode file, and the ``hash``
6344 field is the 160-bit SHA-1 hash of the IR bitcode contents, used for
6345 incremental builds and caching.
6347 .. _gv_summary:
6349 Global Value Summary Entry
6350 --------------------------
6352 Each global value summary entry corresponds to a global value defined or
6353 referenced by a summarized module.
6355 Example:
6357 .. code-block:: text
6359     ^4 = gv: (name: "f"[, summaries: (Summary)[, (Summary)]*]?) ; guid = 14740650423002898831
6361 For declarations, there will not be a summary list. For definitions, a
6362 global value will contain a list of summaries, one per module containing
6363 a definition. There can be multiple entries in a combined summary index
6364 for symbols with weak linkage.
6366 Each ``Summary`` format will depend on whether the global value is a
6367 :ref:`function<function_summary>`, :ref:`variable<variable_summary>`, or
6368 :ref:`alias<alias_summary>`.
6370 .. _function_summary:
6372 Function Summary
6373 ^^^^^^^^^^^^^^^^
6375 If the global value is a function, the ``Summary`` entry will look like:
6377 .. code-block:: text
6379     function: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), insts: 2[, FuncFlags]?[, Calls]?[, TypeIdInfo]?[, Refs]?
6381 The ``module`` field includes the summary entry id for the module containing
6382 this definition, and the ``flags`` field contains information such as
6383 the linkage type, a flag indicating whether it is legal to import the
6384 definition, whether it is globally live and whether the linker resolved it
6385 to a local definition (the latter two are populated during the thin link).
6386 The ``insts`` field contains the number of IR instructions in the function.
6387 Finally, there are several optional fields: :ref:`FuncFlags<funcflags_summary>`,
6388 :ref:`Calls<calls_summary>`, :ref:`TypeIdInfo<typeidinfo_summary>`,
6389 :ref:`Refs<refs_summary>`.
6391 .. _variable_summary:
6393 Global Variable Summary
6394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6396 If the global value is a variable, the ``Summary`` entry will look like:
6398 .. code-block:: text
6400     variable: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0)[, Refs]?
6402 The variable entry contains a subset of the fields in a
6403 :ref:`function summary <function_summary>`, see the descriptions there.
6405 .. _alias_summary:
6407 Alias Summary
6408 ^^^^^^^^^^^^^
6410 If the global value is an alias, the ``Summary`` entry will look like:
6412 .. code-block:: text
6414     alias: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), aliasee: ^2)
6416 The ``module`` and ``flags`` fields are as described for a
6417 :ref:`function summary <function_summary>`. The ``aliasee`` field
6418 contains a reference to the global value summary entry of the aliasee.
6420 .. _funcflags_summary:
6422 Function Flags
6423 ^^^^^^^^^^^^^^
6425 The optional ``FuncFlags`` field looks like:
6427 .. code-block:: text
6429     funcFlags: (readNone: 0, readOnly: 0, noRecurse: 0, returnDoesNotAlias: 0)
6431 If unspecified, flags are assumed to hold the conservative ``false`` value of
6432 ``0``.
6434 .. _calls_summary:
6436 Calls
6437 ^^^^^
6439 The optional ``Calls`` field looks like:
6441 .. code-block:: text
6443     calls: ((Callee)[, (Callee)]*)
6445 where each ``Callee`` looks like:
6447 .. code-block:: text
6449     callee: ^1[, hotness: None]?[, relbf: 0]?
6451 The ``callee`` refers to the summary entry id of the callee. At most one
6452 of ``hotness`` (which can take the values ``Unknown``, ``Cold``, ``None``,
6453 ``Hot``, and ``Critical``), and ``relbf`` (which holds the integer
6454 branch frequency relative to the entry frequency, scaled down by 2^8)
6455 may be specified. The defaults are ``Unknown`` and ``0``, respectively.
6457 .. _refs_summary:
6459 Refs
6460 ^^^^
6462 The optional ``Refs`` field looks like:
6464 .. code-block:: text
6466     refs: ((Ref)[, (Ref)]*)
6468 where each ``Ref`` contains a reference to the summary id of the referenced
6469 value (e.g. ``^1``).
6471 .. _typeidinfo_summary:
6473 TypeIdInfo
6474 ^^^^^^^^^^
6476 The optional ``TypeIdInfo`` field, used for
6477 `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6478 looks like:
6480 .. code-block:: text
6482     typeIdInfo: [(TypeTests)]?[, (TypeTestAssumeVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadVCalls)]?[, (TypeTestAssumeConstVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadConstVCalls)]?
6484 These optional fields have the following forms:
6486 TypeTests
6487 """""""""
6489 .. code-block:: text
6491     typeTests: (TypeIdRef[, TypeIdRef]*)
6493 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6494 by summary id or ``GUID``.
6496 TypeTestAssumeVCalls
6497 """"""""""""""""""""
6499 .. code-block:: text
6501     typeTestAssumeVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6503 Where each VFuncId has the format:
6505 .. code-block:: text
6507     vFuncId: (TypeIdRef, offset: 16)
6509 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6510 by summary id or ``GUID`` preceeded by a ``guid:`` tag.
6512 TypeCheckedLoadVCalls
6513 """""""""""""""""""""
6515 .. code-block:: text
6517     typeCheckedLoadVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6519 Where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``.
6521 TypeTestAssumeConstVCalls
6522 """""""""""""""""""""""""
6524 .. code-block:: text
6526     typeTestAssumeConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6528 Where each ConstVCall has the format:
6530 .. code-block:: text
6532     (VFuncId, args: (Arg[, Arg]*))
6534 and where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``,
6535 and each Arg is an integer argument number.
6537 TypeCheckedLoadConstVCalls
6538 """"""""""""""""""""""""""
6540 .. code-block:: text
6542     typeCheckedLoadConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6544 Where each ConstVCall has the format described for
6545 ``TypeTestAssumeConstVCalls``.
6547 .. _typeid_summary:
6549 Type ID Summary Entry
6550 ---------------------
6552 Each type id summary entry corresponds to a type identifier resolution
6553 which is generated during the LTO link portion of the compile when building
6554 with `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6555 so these are only present in a combined summary index.
6557 Example:
6559 .. code-block:: text
6561     ^4 = typeid: (name: "_ZTS1A", summary: (typeTestRes: (kind: allOnes, sizeM1BitWidth: 7[, alignLog2: 0]?[, sizeM1: 0]?[, bitMask: 0]?[, inlineBits: 0]?)[, WpdResolutions]?)) ; guid = 7004155349499253778
6563 The ``typeTestRes`` gives the type test resolution ``kind`` (which may
6564 be ``unsat``, ``byteArray``, ``inline``, ``single``, or ``allOnes``), and
6565 the ``size-1`` bit width. It is followed by optional flags, which default to 0,
6566 and an optional WpdResolutions (whole program devirtualization resolution)
6567 field that looks like:
6569 .. code-block:: text
6571     wpdResolutions: ((offset: 0, WpdRes)[, (offset: 1, WpdRes)]*
6573 where each entry is a mapping from the given byte offset to the whole-program
6574 devirtualization resolution WpdRes, that has one of the following formats:
6576 .. code-block:: text
6578     wpdRes: (kind: branchFunnel)
6579     wpdRes: (kind: singleImpl, singleImplName: "_ZN1A1nEi")
6580     wpdRes: (kind: indir)
6582 Additionally, each wpdRes has an optional ``resByArg`` field, which
6583 describes the resolutions for calls with all constant integer arguments:
6585 .. code-block:: text
6587     resByArg: (ResByArg[, ResByArg]*)
6589 where ResByArg is:
6591 .. code-block:: text
6593     args: (Arg[, Arg]*), byArg: (kind: UniformRetVal[, info: 0][, byte: 0][, bit: 0])
6595 Where the ``kind`` can be ``Indir``, ``UniformRetVal``, ``UniqueRetVal``
6596 or ``VirtualConstProp``. The ``info`` field is only used if the kind
6597 is ``UniformRetVal`` (indicates the uniform return value), or
6598 ``UniqueRetVal`` (holds the return value associated with the unique vtable
6599 (0 or 1)). The ``byte`` and ``bit`` fields are only used if the target does
6600 not support the use of absolute symbols to store constants.
6602 .. _intrinsicglobalvariables:
6604 Intrinsic Global Variables
6605 ==========================
6607 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
6608 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
6609 All globals of this sort should have a section specified as
6610 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
6611 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
6613 .. _gv_llvmused:
6615 The '``llvm.used``' Global Variable
6616 -----------------------------------
6618 The ``@llvm.used`` global is an array which has
6619 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
6620 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
6621 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
6622 use of it is:
6624 .. code-block:: llvm
6626     @X = global i8 4
6627     @Y = global i32 123
6629     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
6630        i8* @X,
6631        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
6632     ], section "llvm.metadata"
6634 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
6635 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
6636 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
6637 a variable has internal linkage and no references other than that from the
6638 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
6639 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
6640 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
6642 On some targets, the code generator must emit a directive to the
6643 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
6644 molesting the symbol.
6646 .. _gv_llvmcompilerused:
6648 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
6649 --------------------------------------------
6651 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
6652 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
6653 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
6654 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
6655 by ``@llvm.used``.
6657 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
6658 and should not be exposed to source languages.
6660 .. _gv_llvmglobalctors:
6662 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
6663 -------------------------------------------
6665 .. code-block:: llvm
6667     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6668     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
6670 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
6671 functions, priorities, and an associated global or function.
6672 The functions referenced by this array will be called in ascending order
6673 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
6674 functions with the same priority is not defined.
6676 If the third field is non-null, and points to a global variable
6677 or function, the initializer function will only run if the associated
6678 data from the current module is not discarded.
6680 .. _llvmglobaldtors:
6682 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
6683 -------------------------------------------
6685 .. code-block:: llvm
6687     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6688     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
6690 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
6691 functions, priorities, and an associated global or function.
6692 The functions referenced by this array will be called in descending
6693 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
6694 order of functions with the same priority is not defined.
6696 If the third field is non-null, and points to a global variable
6697 or function, the destructor function will only run if the associated
6698 data from the current module is not discarded.
6700 Instruction Reference
6701 =====================
6703 The LLVM instruction set consists of several different classifications
6704 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
6705 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
6706 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
6707 :ref:`other instructions <otherops>`.
6709 .. _terminators:
6711 Terminator Instructions
6712 -----------------------
6714 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
6715 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
6716 block should be executed after the current block is finished. These
6717 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
6718 control flow, not values (the one exception being the
6719 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
6721 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
6722 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
6723 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
6724 ':ref:`callbr <i_callbr>`'
6725 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
6726 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
6727 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
6728 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
6730 .. _i_ret:
6732 '``ret``' Instruction
6733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6735 Syntax:
6736 """""""
6740       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
6741       ret void                 ; Return from void function
6743 Overview:
6744 """""""""
6746 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
6747 a value) from a function back to the caller.
6749 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
6750 value and then causes control flow, and one that just causes control
6751 flow to occur.
6753 Arguments:
6754 """"""""""
6756 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
6757 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
6758 class <t_firstclass>`' type.
6760 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it has a non-void
6761 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
6762 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
6763 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
6764 value.
6766 Semantics:
6767 """"""""""
6769 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
6770 the calling function's context. If the caller is a
6771 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
6772 instruction after the call. If the caller was an
6773 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
6774 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
6775 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
6776 value.
6778 Example:
6779 """"""""
6781 .. code-block:: llvm
6783       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
6784       ret void                        ; Return from a void function
6785       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
6787 .. _i_br:
6789 '``br``' Instruction
6790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6792 Syntax:
6793 """""""
6797       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
6798       br label <dest>          ; Unconditional branch
6800 Overview:
6801 """""""""
6803 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
6804 different basic block in the current function. There are two forms of
6805 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
6806 unconditional branch.
6808 Arguments:
6809 """"""""""
6811 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
6812 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
6813 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
6815 Semantics:
6816 """"""""""
6818 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
6819 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
6820 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
6821 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
6823 Example:
6824 """"""""
6826 .. code-block:: llvm
6828     Test:
6829       %cond = icmp eq i32 %a, %b
6830       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
6831     IfEqual:
6832       ret i32 1
6833     IfUnequal:
6834       ret i32 0
6836 .. _i_switch:
6838 '``switch``' Instruction
6839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6841 Syntax:
6842 """""""
6846       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
6848 Overview:
6849 """""""""
6851 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
6852 several different places. It is a generalization of the '``br``'
6853 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
6854 destinations.
6856 Arguments:
6857 """"""""""
6859 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
6860 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
6861 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
6862 is not allowed to contain duplicate constant entries.
6864 Semantics:
6865 """"""""""
6867 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
6868 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
6869 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
6870 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
6871 to the default destination.
6873 Implementation:
6874 """""""""""""""
6876 Depending on properties of the target machine and the particular
6877 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
6878 different ways. For example, it could be generated as a series of
6879 chained conditional branches or with a lookup table.
6881 Example:
6882 """"""""
6884 .. code-block:: llvm
6886      ; Emulate a conditional br instruction
6887      %Val = zext i1 %value to i32
6888      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
6890      ; Emulate an unconditional br instruction
6891      switch i32 0, label %dest [ ]
6893      ; Implement a jump table:
6894      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
6895                                          i32 1, label %onone
6896                                          i32 2, label %ontwo ]
6898 .. _i_indirectbr:
6900 '``indirectbr``' Instruction
6901 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6903 Syntax:
6904 """""""
6908       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
6910 Overview:
6911 """""""""
6913 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6914 label within the current function, whose address is specified by
6915 "``address``". Address must be derived from a
6916 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6918 Arguments:
6919 """"""""""
6921 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6922 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6923 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6924 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6926 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6927 accurate understanding of the CFG.
6929 Semantics:
6930 """"""""""
6932 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6933 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6934 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
6935 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
6937 Implementation:
6938 """""""""""""""
6940 This is typically implemented with a jump through a register.
6942 Example:
6943 """"""""
6945 .. code-block:: llvm
6947      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
6949 .. _i_invoke:
6951 '``invoke``' Instruction
6952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6954 Syntax:
6955 """""""
6959       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6960                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
6962 Overview:
6963 """""""""
6965 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
6966 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6967 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
6968 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
6969 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
6970 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
6971 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
6972 nearest "exception" label.
6974 The '``exception``' label is a `landing
6975 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
6976 '``exception``' label is required to have the
6977 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
6978 information about the behavior of the program after unwinding happens,
6979 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
6980 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
6981 instruction, so that the important information contained within the
6982 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
6984 Arguments:
6985 """"""""""
6987 This instruction requires several arguments:
6989 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6990    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6991    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6992 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6993    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6994    are valid here.
6995 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
6996    of the called function. If it is not specified, the program address space
6997    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
6998 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6999    type of the return value. Functions that return no value are marked
7000    ``void``.
7001 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
7002    argument types must match the types implied by this signature. This
7003    type can be omitted if the function is not varargs.
7004 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7005    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7006    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7007    to function value.
7008 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7009    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7010    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7011    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7012    extra arguments can be specified.
7013 #. '``normal label``': the label reached when the called function
7014    executes a '``ret``' instruction.
7015 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
7016    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
7017    mechanism.
7018 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
7019 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
7021 Semantics:
7022 """"""""""
7024 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
7025 instruction in most regards. The primary difference is that it
7026 establishes an association with a label, which is used by the runtime
7027 library to unwind the stack.
7029 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
7030 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
7031 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
7032 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
7034 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
7035 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
7036 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
7037 return value is available.
7039 Example:
7040 """"""""
7042 .. code-block:: llvm
7044       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
7045                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
7046       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
7047                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
7049 .. _i_callbr:
7051 '``callbr``' Instruction
7052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7054 Syntax:
7055 """""""
7059       <result> = callbr [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7060                     [operand bundles] to label <normal label> or jump [other labels]
7062 Overview:
7063 """""""""
7065 The '``callbr``' instruction causes control to transfer to a specified
7066 function, with the possibility of control flow transfer to either the
7067 '``normal``' label or one of the '``other``' labels.
7069 This instruction should only be used to implement the "goto" feature of gcc
7070 style inline assembly. Any other usage is an error in the IR verifier.
7072 Arguments:
7073 """"""""""
7075 This instruction requires several arguments:
7077 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7078    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7079    specified, the call defaults to using C calling conventions.
7080 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7081    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7082    are valid here.
7083 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
7084    of the called function. If it is not specified, the program address space
7085    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
7086 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7087    type of the return value. Functions that return no value are marked
7088    ``void``.
7089 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
7090    argument types must match the types implied by this signature. This
7091    type can be omitted if the function is not varargs.
7092 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7093    be called. In most cases, this is a direct function call, but
7094    indirect ``callbr``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7095    to function value.
7096 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7097    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7098    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7099    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7100    extra arguments can be specified.
7101 #. '``normal label``': the label reached when the called function
7102    executes a '``ret``' instruction.
7103 #. '``other labels``': the labels reached when a callee transfers control
7104    to a location other than the normal '``normal label``'
7105 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
7106 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
7108 Semantics:
7109 """"""""""
7111 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
7112 instruction in most regards. The primary difference is that it
7113 establishes an association with additional labels to define where control
7114 flow goes after the call.
7116 The only use of this today is to implement the "goto" feature of gcc inline
7117 assembly where additional labels can be provided as locations for the inline
7118 assembly to jump to.
7120 Example:
7121 """"""""
7123 .. code-block:: text
7125       callbr void asm "", "r,x"(i32 %x, i8 *blockaddress(@foo, %fail))
7126                   to label %normal or jump [label %fail]
7128 .. _i_resume:
7130 '``resume``' Instruction
7131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7133 Syntax:
7134 """""""
7138       resume <type> <value>
7140 Overview:
7141 """""""""
7143 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
7144 successors.
7146 Arguments:
7147 """"""""""
7149 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
7150 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
7151 function.
7153 Semantics:
7154 """"""""""
7156 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
7157 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
7158 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
7160 Example:
7161 """"""""
7163 .. code-block:: llvm
7165       resume { i8*, i32 } %exn
7167 .. _i_catchswitch:
7169 '``catchswitch``' Instruction
7170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7172 Syntax:
7173 """""""
7177       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
7178       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
7180 Overview:
7181 """""""""
7183 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
7184 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
7185 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
7187 Arguments:
7188 """"""""""
7190 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
7191 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
7192 this operand may be the token ``none``.
7194 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
7195 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
7196 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
7197 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
7199 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
7200 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
7202 Semantics:
7203 """"""""""
7205 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
7206 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
7207 present.
7209 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
7210 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
7211 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
7213 Example:
7214 """"""""
7216 .. code-block:: text
7218     dispatch1:
7219       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
7220     dispatch2:
7221       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
7223 .. _i_catchret:
7225 '``catchret``' Instruction
7226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7228 Syntax:
7229 """""""
7233       catchret from <token> to label <normal>
7235 Overview:
7236 """""""""
7238 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
7239 single successor.
7242 Arguments:
7243 """"""""""
7245 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
7246 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
7247 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
7248 transfer to next.
7250 Semantics:
7251 """"""""""
7253 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
7254 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
7255 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
7256 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
7257 ``normal``.
7259 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
7260 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
7261 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
7262 the ``catchret``'s behavior is undefined.
7264 Example:
7265 """"""""
7267 .. code-block:: text
7269       catchret from %catch label %continue
7271 .. _i_cleanupret:
7273 '``cleanupret``' Instruction
7274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7276 Syntax:
7277 """""""
7281       cleanupret from <value> unwind label <continue>
7282       cleanupret from <value> unwind to caller
7284 Overview:
7285 """""""""
7287 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
7288 an optional successor.
7291 Arguments:
7292 """"""""""
7294 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
7295 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
7296 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
7297 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
7298 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
7300 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
7301 which must be the label of another basic block beginning with either a
7302 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
7303 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
7304 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
7306 Semantics:
7307 """"""""""
7309 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
7310 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
7311 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
7312 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
7314 Example:
7315 """"""""
7317 .. code-block:: text
7319       cleanupret from %cleanup unwind to caller
7320       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
7322 .. _i_unreachable:
7324 '``unreachable``' Instruction
7325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7327 Syntax:
7328 """""""
7332       unreachable
7334 Overview:
7335 """""""""
7337 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
7338 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
7339 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
7340 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
7342 Semantics:
7343 """"""""""
7345 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
7347 .. _unaryops:
7349 Unary Operations
7350 -----------------
7352 Unary operators require a single operand, execute an operation on
7353 it, and produce a single value. The operand might represent multiple
7354 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7355 result value has the same type as its operand.
7357 .. _i_fneg:
7359 '``fneg``' Instruction
7360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7362 Syntax:
7363 """""""
7367       <result> = fneg [fast-math flags]* <ty> <op1>   ; yields ty:result
7369 Overview:
7370 """""""""
7372 The '``fneg``' instruction returns the negation of its operand.
7374 Arguments:
7375 """"""""""
7377 The argument to the '``fneg``' instruction must be a
7378 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7379 floating-point values.
7381 Semantics:
7382 """"""""""
7384 The value produced is a copy of the operand with its sign bit flipped.
7385 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7386 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7387 unsafe floating-point optimizations:
7389 Example:
7390 """"""""
7392 .. code-block:: text
7394       <result> = fneg float %val          ; yields float:result = -%var
7396 .. _binaryops:
7398 Binary Operations
7399 -----------------
7401 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
7402 They require two operands of the same type, execute an operation on
7403 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
7404 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7405 result value has the same type as its operands.
7407 There are several different binary operators:
7409 .. _i_add:
7411 '``add``' Instruction
7412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7414 Syntax:
7415 """""""
7419       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7420       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7421       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7422       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7424 Overview:
7425 """""""""
7427 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
7429 Arguments:
7430 """"""""""
7432 The two arguments to the '``add``' instruction must be
7433 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7434 arguments must have identical types.
7436 Semantics:
7437 """"""""""
7439 The value produced is the integer sum of the two operands.
7441 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
7442 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7443 the result.
7445 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7446 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7448 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7449 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7450 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7451 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7453 Example:
7454 """"""""
7456 .. code-block:: text
7458       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
7460 .. _i_fadd:
7462 '``fadd``' Instruction
7463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7465 Syntax:
7466 """""""
7470       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7472 Overview:
7473 """""""""
7475 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
7477 Arguments:
7478 """"""""""
7480 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be
7481 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7482 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7484 Semantics:
7485 """"""""""
7487 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
7488 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7489 environment <floatenv>`.
7490 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7491 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7492 unsafe floating-point optimizations:
7494 Example:
7495 """"""""
7497 .. code-block:: text
7499       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
7501 '``sub``' Instruction
7502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7504 Syntax:
7505 """""""
7509       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7510       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7511       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7512       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7514 Overview:
7515 """""""""
7517 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
7519 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
7520 instruction present in most other intermediate representations.
7522 Arguments:
7523 """"""""""
7525 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
7526 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7527 arguments must have identical types.
7529 Semantics:
7530 """"""""""
7532 The value produced is the integer difference of the two operands.
7534 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
7535 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7536 the result.
7538 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7539 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7541 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7542 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7543 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7544 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7546 Example:
7547 """"""""
7549 .. code-block:: text
7551       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
7552       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
7554 .. _i_fsub:
7556 '``fsub``' Instruction
7557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7559 Syntax:
7560 """""""
7564       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7566 Overview:
7567 """""""""
7569 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
7571 Arguments:
7572 """"""""""
7574 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be
7575 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7576 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7578 Semantics:
7579 """"""""""
7581 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
7582 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7583 environment <floatenv>`.
7584 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7585 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7586 unsafe floating-point optimizations:
7588 Example:
7589 """"""""
7591 .. code-block:: text
7593       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
7594       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
7596 '``mul``' Instruction
7597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7599 Syntax:
7600 """""""
7604       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7605       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7606       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7607       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7609 Overview:
7610 """""""""
7612 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
7614 Arguments:
7615 """"""""""
7617 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
7618 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7619 arguments must have identical types.
7621 Semantics:
7622 """"""""""
7624 The value produced is the integer product of the two operands.
7626 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
7627 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
7628 bit width of the result.
7630 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
7631 result is the same width as the operands, this instruction returns the
7632 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
7633 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
7634 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
7635 product.
7637 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7638 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7639 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7640 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7642 Example:
7643 """"""""
7645 .. code-block:: text
7647       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
7649 .. _i_fmul:
7651 '``fmul``' Instruction
7652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7654 Syntax:
7655 """""""
7659       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7661 Overview:
7662 """""""""
7664 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
7666 Arguments:
7667 """"""""""
7669 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be
7670 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7671 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7673 Semantics:
7674 """"""""""
7676 The value produced is the floating-point product of the two operands.
7677 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7678 environment <floatenv>`.
7679 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7680 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7681 unsafe floating-point optimizations:
7683 Example:
7684 """"""""
7686 .. code-block:: text
7688       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
7690 '``udiv``' Instruction
7691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7693 Syntax:
7694 """""""
7698       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7699       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7701 Overview:
7702 """""""""
7704 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7706 Arguments:
7707 """"""""""
7709 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
7710 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7711 arguments must have identical types.
7713 Semantics:
7714 """"""""""
7716 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
7718 Note that unsigned integer division and signed integer division are
7719 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
7721 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7722 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7725 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
7726 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
7727 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
7729 Example:
7730 """"""""
7732 .. code-block:: text
7734       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7736 '``sdiv``' Instruction
7737 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7739 Syntax:
7740 """""""
7744       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7745       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7747 Overview:
7748 """""""""
7750 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7752 Arguments:
7753 """"""""""
7755 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
7756 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7757 arguments must have identical types.
7759 Semantics:
7760 """"""""""
7762 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
7763 rounded towards zero.
7765 Note that signed integer division and unsigned integer division are
7766 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
7768 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7769 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7770 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7771 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
7773 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
7774 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
7776 Example:
7777 """"""""
7779 .. code-block:: text
7781       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7783 .. _i_fdiv:
7785 '``fdiv``' Instruction
7786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7788 Syntax:
7789 """""""
7793       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7795 Overview:
7796 """""""""
7798 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7800 Arguments:
7801 """"""""""
7803 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be
7804 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7805 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7807 Semantics:
7808 """"""""""
7810 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
7811 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7812 environment <floatenv>`.
7813 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7814 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7815 unsafe floating-point optimizations:
7817 Example:
7818 """"""""
7820 .. code-block:: text
7822       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
7824 '``urem``' Instruction
7825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7827 Syntax:
7828 """""""
7832       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7834 Overview:
7835 """""""""
7837 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
7838 division of its two arguments.
7840 Arguments:
7841 """"""""""
7843 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
7844 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7845 arguments must have identical types.
7847 Semantics:
7848 """"""""""
7850 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
7851 This instruction always performs an unsigned division to get the
7852 remainder.
7854 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
7855 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
7857 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7858 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7859 undefined behavior.
7861 Example:
7862 """"""""
7864 .. code-block:: text
7866       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7868 '``srem``' Instruction
7869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7871 Syntax:
7872 """""""
7876       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7878 Overview:
7879 """""""""
7881 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
7882 division of its two operands. This instruction can also take
7883 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
7884 must be integers.
7886 Arguments:
7887 """"""""""
7889 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
7890 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7891 arguments must have identical types.
7893 Semantics:
7894 """"""""""
7896 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
7897 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
7898 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
7899 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
7900 difference, see `The Math
7901 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
7902 table of how this is implemented in various languages, please see
7903 `Wikipedia: modulo
7904 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
7906 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
7907 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
7909 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7910 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7911 undefined behavior.
7912 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7913 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
7914 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
7915 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
7916 result of the division and the remainder.)
7918 Example:
7919 """"""""
7921 .. code-block:: text
7923       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7925 .. _i_frem:
7927 '``frem``' Instruction
7928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7930 Syntax:
7931 """""""
7935       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7937 Overview:
7938 """""""""
7940 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
7941 its two operands.
7943 Arguments:
7944 """"""""""
7946 The two arguments to the '``frem``' instruction must be
7947 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7948 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7950 Semantics:
7951 """"""""""
7953 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
7954 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
7955 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the
7956 dividend.
7957 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7958 environment <floatenv>`.
7959 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7960 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7961 unsafe floating-point optimizations:
7963 Example:
7964 """"""""
7966 .. code-block:: text
7968       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
7970 .. _bitwiseops:
7972 Bitwise Binary Operations
7973 -------------------------
7975 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
7976 in a program. They are generally very efficient instructions and can
7977 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
7978 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
7979 single value. The resulting value is the same type as its operands.
7981 '``shl``' Instruction
7982 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7984 Syntax:
7985 """""""
7989       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
7990       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7991       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7992       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7994 Overview:
7995 """""""""
7997 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
7998 a specified number of bits.
8000 Arguments:
8001 """"""""""
8003 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
8004 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
8005 '``op2``' is treated as an unsigned value.
8007 Semantics:
8008 """"""""""
8010 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
8011 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
8012 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
8013 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8014 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
8015 by the corresponding shift amount in ``op2``.
8017 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
8018 value if it shifts out any non-zero bits.
8019 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
8020 value if it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
8022 Example:
8023 """"""""
8025 .. code-block:: text
8027       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
8028       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
8029       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
8030       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
8031       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
8033 '``lshr``' Instruction
8034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8036 Syntax:
8037 """""""
8041       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
8042       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8044 Overview:
8045 """""""""
8047 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
8048 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
8050 Arguments:
8051 """"""""""
8053 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
8054 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
8055 '``op2``' is treated as an unsigned value.
8057 Semantics:
8058 """"""""""
8060 This instruction always performs a logical shift right operation. The
8061 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
8062 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
8063 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
8064 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
8065 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
8067 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
8068 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
8070 Example:
8071 """"""""
8073 .. code-block:: text
8075       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
8076       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
8077       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
8078       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
8079       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
8080       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
8082 '``ashr``' Instruction
8083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8085 Syntax:
8086 """""""
8090       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
8091       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8093 Overview:
8094 """""""""
8096 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
8097 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
8098 extension.
8100 Arguments:
8101 """"""""""
8103 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
8104 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
8105 '``op2``' is treated as an unsigned value.
8107 Semantics:
8108 """"""""""
8110 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
8111 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
8112 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
8113 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
8114 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
8115 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
8117 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
8118 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
8120 Example:
8121 """"""""
8123 .. code-block:: text
8125       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
8126       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
8127       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
8128       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
8129       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
8130       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
8132 '``and``' Instruction
8133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8135 Syntax:
8136 """""""
8140       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8142 Overview:
8143 """""""""
8145 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
8146 operands.
8148 Arguments:
8149 """"""""""
8151 The two arguments to the '``and``' instruction must be
8152 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8153 arguments must have identical types.
8155 Semantics:
8156 """"""""""
8158 The truth table used for the '``and``' instruction is:
8160 +-----+-----+-----+
8161 | In0 | In1 | Out |
8162 +-----+-----+-----+
8163 |   0 |   0 |   0 |
8164 +-----+-----+-----+
8165 |   0 |   1 |   0 |
8166 +-----+-----+-----+
8167 |   1 |   0 |   0 |
8168 +-----+-----+-----+
8169 |   1 |   1 |   1 |
8170 +-----+-----+-----+
8172 Example:
8173 """"""""
8175 .. code-block:: text
8177       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
8178       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
8179       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
8181 '``or``' Instruction
8182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8184 Syntax:
8185 """""""
8189       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8191 Overview:
8192 """""""""
8194 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
8195 two operands.
8197 Arguments:
8198 """"""""""
8200 The two arguments to the '``or``' instruction must be
8201 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8202 arguments must have identical types.
8204 Semantics:
8205 """"""""""
8207 The truth table used for the '``or``' instruction is:
8209 +-----+-----+-----+
8210 | In0 | In1 | Out |
8211 +-----+-----+-----+
8212 |   0 |   0 |   0 |
8213 +-----+-----+-----+
8214 |   0 |   1 |   1 |
8215 +-----+-----+-----+
8216 |   1 |   0 |   1 |
8217 +-----+-----+-----+
8218 |   1 |   1 |   1 |
8219 +-----+-----+-----+
8221 Example:
8222 """"""""
8226       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
8227       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
8228       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
8230 '``xor``' Instruction
8231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8233 Syntax:
8234 """""""
8238       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8240 Overview:
8241 """""""""
8243 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
8244 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
8245 complement" operation, which is the "~" operator in C.
8247 Arguments:
8248 """"""""""
8250 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
8251 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8252 arguments must have identical types.
8254 Semantics:
8255 """"""""""
8257 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
8259 +-----+-----+-----+
8260 | In0 | In1 | Out |
8261 +-----+-----+-----+
8262 |   0 |   0 |   0 |
8263 +-----+-----+-----+
8264 |   0 |   1 |   1 |
8265 +-----+-----+-----+
8266 |   1 |   0 |   1 |
8267 +-----+-----+-----+
8268 |   1 |   1 |   0 |
8269 +-----+-----+-----+
8271 Example:
8272 """"""""
8274 .. code-block:: text
8276       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
8277       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
8278       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
8279       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
8281 Vector Operations
8282 -----------------
8284 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
8285 target-independent manner. These instructions cover the element-access
8286 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
8287 While LLVM does directly support these vector operations, many
8288 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
8289 take full advantage of a specific target.
8291 .. _i_extractelement:
8293 '``extractelement``' Instruction
8294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8296 Syntax:
8297 """""""
8301       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
8302       <result> = extractelement <vscale x n x <ty>> <val>, <ty2> <idx> ; yields <ty>
8304 Overview:
8305 """""""""
8307 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
8308 from a vector at a specified index.
8310 Arguments:
8311 """"""""""
8313 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
8314 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
8315 the position from which to extract the element. The index may be a
8316 variable of any integer type.
8318 Semantics:
8319 """"""""""
8321 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
8322 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
8323 exceeds the length of ``val`` for a fixed-length vector, the result is a
8324 :ref:`poison value <poisonvalues>`. For a scalable vector, if the value
8325 of ``idx`` exceeds the runtime length of the vector, the result is a
8326 :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8328 Example:
8329 """"""""
8331 .. code-block:: text
8333       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
8335 .. _i_insertelement:
8337 '``insertelement``' Instruction
8338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8340 Syntax:
8341 """""""
8345       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
8346       <result> = insertelement <vscale x n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx> ; yields <vscale x n x <ty>>
8348 Overview:
8349 """""""""
8351 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
8352 vector at a specified index.
8354 Arguments:
8355 """"""""""
8357 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
8358 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
8359 type must equal the element type of the first operand. The third operand
8360 is an index indicating the position at which to insert the value. The
8361 index may be a variable of any integer type.
8363 Semantics:
8364 """"""""""
8366 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
8367 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
8368 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val`` for a fixed-length vector,
8369 the result is a :ref:`poison value <poisonvalues>`. For a scalable vector,
8370 if the value of ``idx`` exceeds the runtime length of the vector, the result
8371 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8373 Example:
8374 """"""""
8376 .. code-block:: text
8378       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
8380 .. _i_shufflevector:
8382 '``shufflevector``' Instruction
8383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8385 Syntax:
8386 """""""
8390       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
8391       <result> = shufflevector <vscale x n x <ty>> <v1>, <vscale x n x <ty>> v2, <vscale x m x i32> <mask>  ; yields <vscale x m x <ty>>
8393 Overview:
8394 """""""""
8396 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
8397 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
8398 the input and length that is the same as the shuffle mask.
8400 Arguments:
8401 """"""""""
8403 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
8404 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
8405 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
8406 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
8407 same as the element type of the first two operands.
8409 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
8410 constant integer or undef values.
8412 Semantics:
8413 """"""""""
8415 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
8416 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
8417 element of the result vector, which element of the two input vectors the
8418 result element gets. If the shuffle mask is undef, the result vector is
8419 undef. If any element of the mask operand is undef, that element of the
8420 result is undef. If the shuffle mask selects an undef element from one
8421 of the input vectors, the resulting element is undef.
8423 For scalable vectors, the only valid mask values at present are
8424 ``zeroinitializer`` and ``undef``, since we cannot write all indices as
8425 literals for a vector with a length unknown at compile time.
8427 Example:
8428 """"""""
8430 .. code-block:: text
8432       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8433                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
8434       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
8435                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
8436       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
8437                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
8438       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8439                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
8441 Aggregate Operations
8442 --------------------
8444 LLVM supports several instructions for working with
8445 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
8447 .. _i_extractvalue:
8449 '``extractvalue``' Instruction
8450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8452 Syntax:
8453 """""""
8457       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
8459 Overview:
8460 """""""""
8462 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
8463 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8465 Arguments:
8466 """"""""""
8468 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
8469 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
8470 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
8471 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
8473 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
8475 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
8476    omitted and assumed to be zero.
8477 -  At least one index must be specified.
8478 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
8480 Semantics:
8481 """"""""""
8483 The result is the value at the position in the aggregate specified by
8484 the index operands.
8486 Example:
8487 """"""""
8489 .. code-block:: text
8491       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
8493 .. _i_insertvalue:
8495 '``insertvalue``' Instruction
8496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8498 Syntax:
8499 """""""
8503       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
8505 Overview:
8506 """""""""
8508 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
8509 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8511 Arguments:
8512 """"""""""
8514 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
8515 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
8516 a first-class value to insert. The following operands are constant
8517 indices indicating the position at which to insert the value in a
8518 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
8519 to insert must have the same type as the value identified by the
8520 indices.
8522 Semantics:
8523 """"""""""
8525 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
8526 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
8527 indices is that of ``elt``.
8529 Example:
8530 """"""""
8532 .. code-block:: llvm
8534       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
8535       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
8536       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
8538 .. _memoryops:
8540 Memory Access and Addressing Operations
8541 ---------------------------------------
8543 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
8544 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
8545 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
8546 memory in LLVM.
8548 .. _i_alloca:
8550 '``alloca``' Instruction
8551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8553 Syntax:
8554 """""""
8558       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
8560 Overview:
8561 """""""""
8563 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
8564 currently executing function, to be automatically released when this
8565 function returns to its caller. The object is always allocated in the
8566 address space for allocas indicated in the datalayout.
8568 Arguments:
8569 """"""""""
8571 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
8572 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
8573 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
8574 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
8575 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
8576 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
8577 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
8578 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
8579 boundary compatible with the type.
8581 '``type``' may be any sized type.
8583 Semantics:
8584 """"""""""
8586 Memory is allocated; a pointer is returned. The allocated memory is
8587 uninitialized, and loading from uninitialized memory produces an undefined
8588 value. The operation itself is undefined if there is insufficient stack
8589 space for the allocation.'``alloca``'d memory is automatically released
8590 when the function returns. The '``alloca``' instruction is commonly used
8591 to represent automatic variables that must have an address available. When
8592 the function returns (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions),
8593 the memory is reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the returned
8594 pointer may not be unique. The order in which memory is allocated (ie.,
8595 which way the stack grows) is not specified.
8597 Example:
8598 """"""""
8600 .. code-block:: llvm
8602       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
8603       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
8604       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
8605       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
8607 .. _i_load:
8609 '``load``' Instruction
8610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8612 Syntax:
8613 """""""
8617       <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>]
8618       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
8619       !<index> = !{ i32 1 }
8620       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
8621       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
8623 Overview:
8624 """""""""
8626 The '``load``' instruction is used to read from memory.
8628 Arguments:
8629 """"""""""
8631 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
8632 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
8633 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
8634 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
8635 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
8636 :ref:`volatile operations <volatile>`.
8638 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8639 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8640 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
8641 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8642 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8643 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8644 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8645 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
8646 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8647 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
8649 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8650 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8651 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8652 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8653 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8654 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
8655 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
8656 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
8657 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
8658 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
8659 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
8660 tools, so should not be accessed if the function has the
8661 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
8663 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
8664 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
8665 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
8666 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
8667 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
8668 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
8669 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
8671 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
8672 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8673 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
8674 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
8675 referenced by the load contains the same value at all points in the
8676 program where the memory location is known to be dereferenceable;
8677 otherwise, the behavior is undefined.
8679 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
8680  ``<index>`` corresponding to a metadata node with no entries.
8681  See ``invariant.group`` metadata :ref:`invariant.group <md_invariant.group>`
8683 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
8684 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8685 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
8686 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
8687 never be null. If the value is null at runtime, the behavior is undefined.
8688 This is analogous to the ``nonnull`` attribute on parameters and return
8689 values. This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
8691 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
8692 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
8693 entry.
8694 See ``dereferenceable`` metadata :ref:`dereferenceable <md_dereferenceable>`
8696 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
8697 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
8698 ``i64`` entry.
8699 See ``dereferenceable_or_null`` metadata :ref:`dereferenceable_or_null
8700 <md_dereferenceable_or_null>`
8702 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
8703 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
8704 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
8705 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
8706 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
8707 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
8708 This metadata can only be applied to loads of a pointer type. If the returned
8709 value is not appropriately aligned at runtime, the behavior is undefined.
8711 Semantics:
8712 """"""""""
8714 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
8715 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
8716 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8717 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
8718 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8719 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
8720 written using a store of the same type.
8722 Examples:
8723 """""""""
8725 .. code-block:: llvm
8727       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8728       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8729       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8731 .. _i_store:
8733 '``store``' Instruction
8734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8736 Syntax:
8737 """""""
8741       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
8742       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
8744 Overview:
8745 """""""""
8747 The '``store``' instruction is used to write to memory.
8749 Arguments:
8750 """"""""""
8752 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
8753 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
8754 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
8755 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8756 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
8757 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
8758 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
8759 structural type <t_opaque>`) can be stored.
8761 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8762 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8763 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
8764 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8765 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8766 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8767 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8768 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
8769 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8770 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
8772 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8773 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8774 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8775 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8776 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8777 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
8778 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
8779 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
8780 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
8781 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
8782 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
8783 races if another thread can access the same address. Introducing a
8784 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
8785 even in situations where a data race is known to not exist if the
8786 function has the ``sanitize_address`` attribute.
8788 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
8789 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
8790 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
8791 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
8792 be reused in the cache. The code generator may select special
8793 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
8794 x86.
8796 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
8797 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
8799 Semantics:
8800 """"""""""
8802 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
8803 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
8804 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
8805 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8806 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
8807 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8808 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
8809 belong to the type, but they will typically be overwritten.
8811 Example:
8812 """"""""
8814 .. code-block:: llvm
8816       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8817       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8818       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8820 .. _i_fence:
8822 '``fence``' Instruction
8823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8825 Syntax:
8826 """""""
8830       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
8832 Overview:
8833 """""""""
8835 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
8836 between operations.
8838 Arguments:
8839 """"""""""
8841 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
8842 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
8843 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
8845 Semantics:
8846 """"""""""
8848 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
8849 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
8850 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
8851 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
8852 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
8853 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
8854 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
8855 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
8856 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
8857 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
8858 *happens-before* edge.
8860 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
8861 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
8862 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
8864 A ``fence`` instruction can also take an optional
8865 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8867 Example:
8868 """"""""
8870 .. code-block:: text
8872       fence acquire                                        ; yields void
8873       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
8874       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
8876 .. _i_cmpxchg:
8878 '``cmpxchg``' Instruction
8879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8881 Syntax:
8882 """""""
8886       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
8888 Overview:
8889 """""""""
8891 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
8892 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
8893 equal, it tries to store a new value into the memory.
8895 Arguments:
8896 """"""""""
8898 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
8899 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
8900 address, and a new value to place at that address if the compared values
8901 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
8902 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
8903 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
8904 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
8905 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
8906 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
8907 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8909 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
8910 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
8911 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
8912 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
8913 ``release`` or ``acq_rel``.
8915 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
8916 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8918 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
8919 equal to the size in memory of the operand.
8921 Semantics:
8922 """"""""""
8924 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
8925 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
8926 written to the location. The original value at the location is returned,
8927 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
8929 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
8930 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
8931 matched.
8933 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
8934 if the value loaded equals ``cmp``.
8936 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
8937 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
8938 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
8940 Example:
8941 """"""""
8943 .. code-block:: llvm
8945     entry:
8946       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
8947       br label %loop
8949     loop:
8950       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
8951       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
8952       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
8953       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
8954       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
8955       br i1 %success, label %done, label %loop
8957     done:
8958       ...
8960 .. _i_atomicrmw:
8962 '``atomicrmw``' Instruction
8963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8965 Syntax:
8966 """""""
8970       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
8972 Overview:
8973 """""""""
8975 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
8977 Arguments:
8978 """"""""""
8980 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
8981 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
8982 operation. The operation must be one of the following keywords:
8984 -  xchg
8985 -  add
8986 -  sub
8987 -  and
8988 -  nand
8989 -  or
8990 -  xor
8991 -  max
8992 -  min
8993 -  umax
8994 -  umin
8995 -  fadd
8996 -  fsub
8998 For most of these operations, the type of '<value>' must be an integer
8999 type whose bit width is a power of two greater than or equal to eight
9000 and less than or equal to a target-specific size limit. For xchg, this
9001 may also be a floating point type with the same size constraints as
9002 integers.  For fadd/fsub, this must be a floating point type.  The
9003 type of the '``<pointer>``' operand must be a pointer to that type. If
9004 the ``atomicrmw`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
9005 allowed to modify the number or order of execution of this
9006 ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
9008 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
9009 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
9011 Semantics:
9012 """"""""""
9014 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
9015 operand are atomically read, modified, and written back. The original
9016 value at the location is returned. The modification is specified by the
9017 operation argument:
9019 -  xchg: ``*ptr = val``
9020 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
9021 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
9022 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
9023 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
9024 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
9025 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
9026 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
9027 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
9028 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
9029    comparison)
9030 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
9031    comparison)
9032 - fadd: ``*ptr = *ptr + val`` (using floating point arithmetic)
9033 - fsub: ``*ptr = *ptr - val`` (using floating point arithmetic)
9035 Example:
9036 """"""""
9038 .. code-block:: llvm
9040       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
9042 .. _i_getelementptr:
9044 '``getelementptr``' Instruction
9045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9047 Syntax:
9048 """""""
9052       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
9053       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
9054       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
9056 Overview:
9057 """""""""
9059 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
9060 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
9061 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
9062 be used to calculate a vector of such addresses.
9064 Arguments:
9065 """"""""""
9067 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
9068 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
9069 base address to start from. The remaining arguments are indices
9070 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
9071 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
9072 into. The first index always indexes the pointer value given as the
9073 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
9074 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
9075 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
9076 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
9077 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
9078 would require loading the pointer before continuing calculation.
9080 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
9081 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
9082 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
9083 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
9084 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
9085 required to be constant. These integers are treated as signed values
9086 where relevant.
9088 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
9089 to LLVM:
9091 .. code-block:: c
9093     struct RT {
9094       char A;
9095       int B[10][20];
9096       char C;
9097     };
9098     struct ST {
9099       int X;
9100       double Y;
9101       struct RT Z;
9102     };
9104     int *foo(struct ST *s) {
9105       return &s[1].Z.B[5][13];
9106     }
9108 The LLVM code generated by Clang is:
9110 .. code-block:: llvm
9112     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
9113     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
9115     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
9116     entry:
9117       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
9118       ret i32* %arrayidx
9119     }
9121 Semantics:
9122 """"""""""
9124 In the example above, the first index is indexing into the
9125 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
9126 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
9127 indexes into the third element of the structure, yielding a
9128 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
9129 structure. The third index indexes into the second element of the
9130 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
9131 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
9132 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
9133 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
9135 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
9136 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
9137 for the given testcase is equivalent to:
9139 .. code-block:: llvm
9141     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
9142       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
9143       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
9144       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
9145       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
9146       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
9147       ret i32* %t5
9148     }
9150 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
9151 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
9152 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
9153 of the addresses that would be formed by successive addition of the
9154 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
9155 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
9156 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
9157 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
9158 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
9159 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
9160 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
9161 of the computations element-wise.
9163 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
9164 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
9165 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
9166 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
9167 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
9168 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
9169 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
9170 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
9171 information.
9173 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
9174 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
9175 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
9176 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
9177 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
9178 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
9179 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
9180 in the case where both operands are in the range of the element selected
9181 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
9182 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
9183 in constant ``getelementptr`` expressions.
9185 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
9186 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
9188 Example:
9189 """"""""
9191 .. code-block:: llvm
9193         ; yields [12 x i8]*:aptr
9194         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
9195         ; yields i8*:vptr
9196         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
9197         ; yields i8*:eptr
9198         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
9199         ; yields i32*:iptr
9200         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
9202 Vector of pointers:
9203 """""""""""""""""""
9205 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
9206 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
9207 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
9208 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
9210 .. code-block:: llvm
9212      ; All arguments are vectors:
9213      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
9214      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
9216      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
9217      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
9218      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
9220      ; Add distinct offsets to the same pointer:
9221      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
9222      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
9224      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
9226 The two following instructions are equivalent:
9228 .. code-block:: llvm
9230      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
9231        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
9232        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
9233        <4 x i32> %ind4,
9234        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
9236      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
9237        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
9239 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
9240 makes sense:
9242 .. code-block:: c
9244     // Let's assume that we vectorize the following loop:
9245     double *A, *B; int *C;
9246     for (int i = 0; i < size; ++i) {
9247       A[i] = B[C[i]];
9248     }
9250 .. code-block:: llvm
9252     ; get pointers for 8 elements from array B
9253     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
9254     ; load 8 elements from array B into A
9255     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
9256          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
9258 Conversion Operations
9259 ---------------------
9261 The instructions in this category are the conversion instructions
9262 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
9263 various bit conversions on the operand.
9265 .. _i_trunc:
9267 '``trunc .. to``' Instruction
9268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9270 Syntax:
9271 """""""
9275       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9277 Overview:
9278 """""""""
9280 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
9282 Arguments:
9283 """"""""""
9285 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
9286 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
9287 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9288 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
9289 types are not allowed.
9291 Semantics:
9292 """"""""""
9294 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
9295 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
9296 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
9297 It will always truncate bits.
9299 Example:
9300 """"""""
9302 .. code-block:: llvm
9304       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
9305       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
9306       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
9307       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
9309 .. _i_zext:
9311 '``zext .. to``' Instruction
9312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9314 Syntax:
9315 """""""
9319       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9321 Overview:
9322 """""""""
9324 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
9326 Arguments:
9327 """"""""""
9329 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
9330 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
9331 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9332 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
9334 Semantics:
9335 """"""""""
9337 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
9338 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
9340 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
9342 Example:
9343 """"""""
9345 .. code-block:: llvm
9347       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
9348       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
9349       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
9351 .. _i_sext:
9353 '``sext .. to``' Instruction
9354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9356 Syntax:
9357 """""""
9361       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9363 Overview:
9364 """""""""
9366 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
9368 Arguments:
9369 """"""""""
9371 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
9372 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
9373 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9374 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
9376 Semantics:
9377 """"""""""
9379 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
9380 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
9381 of the type ``ty2``.
9383 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
9385 Example:
9386 """"""""
9388 .. code-block:: llvm
9390       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
9391       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
9392       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
9394 '``fptrunc .. to``' Instruction
9395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9397 Syntax:
9398 """""""
9402       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9404 Overview:
9405 """""""""
9407 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
9409 Arguments:
9410 """"""""""
9412 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9413 value to cast and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it to.
9414 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
9415 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
9417 Semantics:
9418 """"""""""
9420 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
9421 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating-point
9422 <t_floating>` type.
9423 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
9424 environment <floatenv>`.
9426 Example:
9427 """"""""
9429 .. code-block:: llvm
9431       %X = fptrunc double 16777217.0 to float    ; yields float:16777216.0
9432       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to half       ; yields half:+infinity
9434 '``fpext .. to``' Instruction
9435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9437 Syntax:
9438 """""""
9442       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9444 Overview:
9445 """""""""
9447 The '``fpext``' extends a floating-point ``value`` to a larger floating-point
9448 value.
9450 Arguments:
9451 """"""""""
9453 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9454 ``value`` to cast, and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it
9455 to. The source type must be smaller than the destination type.
9457 Semantics:
9458 """"""""""
9460 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
9461 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating-point
9462 <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
9463 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
9464 *no-op cast* for a floating-point cast.
9466 Example:
9467 """"""""
9469 .. code-block:: llvm
9471       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
9472       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
9474 '``fptoui .. to``' Instruction
9475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9477 Syntax:
9478 """""""
9482       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9484 Overview:
9485 """""""""
9487 The '``fptoui``' converts a floating-point ``value`` to its unsigned
9488 integer equivalent of type ``ty2``.
9490 Arguments:
9491 """"""""""
9493 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
9494 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9495 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9496 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9497 type with the same number of elements as ``ty``
9499 Semantics:
9500 """"""""""
9502 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating-point
9503 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9504 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9505 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9507 Example:
9508 """"""""
9510 .. code-block:: llvm
9512       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
9513       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
9514       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
9516 '``fptosi .. to``' Instruction
9517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9519 Syntax:
9520 """""""
9524       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9526 Overview:
9527 """""""""
9529 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating-point <t_floating>`
9530 ``value`` to type ``ty2``.
9532 Arguments:
9533 """"""""""
9535 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
9536 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9537 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9538 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9539 type with the same number of elements as ``ty``
9541 Semantics:
9542 """"""""""
9544 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating-point
9545 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9546 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9547 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9549 Example:
9550 """"""""
9552 .. code-block:: llvm
9554       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
9555       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
9556       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
9558 '``uitofp .. to``' Instruction
9559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9561 Syntax:
9562 """""""
9566       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9568 Overview:
9569 """""""""
9571 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
9572 and converts that value to the ``ty2`` type.
9574 Arguments:
9575 """"""""""
9577 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9578 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9579 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9580 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9581 type with the same number of elements as ``ty``
9583 Semantics:
9584 """"""""""
9586 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
9587 integer quantity and converts it to the corresponding floating-point
9588 value. If the value cannot be exactly represented, it is rounded using
9589 the default rounding mode.
9592 Example:
9593 """"""""
9595 .. code-block:: llvm
9597       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9598       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
9600 '``sitofp .. to``' Instruction
9601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9603 Syntax:
9604 """""""
9608       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9610 Overview:
9611 """""""""
9613 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
9614 converts that value to the ``ty2`` type.
9616 Arguments:
9617 """"""""""
9619 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9620 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9621 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9622 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9623 type with the same number of elements as ``ty``
9625 Semantics:
9626 """"""""""
9628 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
9629 quantity and converts it to the corresponding floating-point value. If the
9630 value cannot be exactly represented, it is rounded using the default rounding
9631 mode.
9633 Example:
9634 """"""""
9636 .. code-block:: llvm
9638       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9639       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
9641 .. _i_ptrtoint:
9643 '``ptrtoint .. to``' Instruction
9644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9646 Syntax:
9647 """""""
9651       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9653 Overview:
9654 """""""""
9656 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
9657 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
9659 Arguments:
9660 """"""""""
9662 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
9663 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
9664 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
9665 a vector of integers type.
9667 Semantics:
9668 """"""""""
9670 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
9671 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
9672 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
9673 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
9674 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
9675 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
9676 change.
9678 Example:
9679 """"""""
9681 .. code-block:: llvm
9683       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
9684       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
9685       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
9687 .. _i_inttoptr:
9689 '``inttoptr .. to``' Instruction
9690 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9692 Syntax:
9693 """""""
9697       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>[, !dereferenceable !<deref_bytes_node>][, !dereferenceable_or_null !<deref_bytes_node]             ; yields ty2
9699 Overview:
9700 """""""""
9702 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
9703 pointer type, ``ty2``.
9705 Arguments:
9706 """"""""""
9708 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
9709 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
9710 type.
9712 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
9713 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
9714 entry.
9715 See ``dereferenceable`` metadata.
9717 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
9718 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
9719 ``i64`` entry.
9720 See ``dereferenceable_or_null`` metadata.
9722 Semantics:
9723 """"""""""
9725 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
9726 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
9727 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
9728 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
9729 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
9730 nothing is done (*no-op cast*).
9732 Example:
9733 """"""""
9735 .. code-block:: llvm
9737       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
9738       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
9739       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
9740       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
9742 .. _i_bitcast:
9744 '``bitcast .. to``' Instruction
9745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9747 Syntax:
9748 """""""
9752       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9754 Overview:
9755 """""""""
9757 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
9758 changing any bits.
9760 Arguments:
9761 """"""""""
9763 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
9764 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
9765 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
9766 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
9767 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
9768 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
9769 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
9770 long as they have the same size).
9772 Semantics:
9773 """"""""""
9775 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
9776 is always a *no-op cast* because no bits change with this
9777 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
9778 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
9779 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
9780 pointers) types with the same address space through this instruction.
9781 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
9782 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
9784 Example:
9785 """"""""
9787 .. code-block:: text
9789       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
9790       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
9791       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
9792       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
9794 .. _i_addrspacecast:
9796 '``addrspacecast .. to``' Instruction
9797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9799 Syntax:
9800 """""""
9804       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
9806 Overview:
9807 """""""""
9809 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
9810 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
9812 Arguments:
9813 """"""""""
9815 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
9816 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
9817 address space.
9819 Semantics:
9820 """"""""""
9822 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
9823 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
9824 value modification, depending on the target and the address space
9825 pair. Pointer conversions within the same address space must be
9826 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
9827 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
9828 location.
9830 Example:
9831 """"""""
9833 .. code-block:: llvm
9835       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
9836       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
9837       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
9839 .. _otherops:
9841 Other Operations
9842 ----------------
9844 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
9845 which defy better classification.
9847 .. _i_icmp:
9849 '``icmp``' Instruction
9850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9852 Syntax:
9853 """""""
9857       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
9859 Overview:
9860 """""""""
9862 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
9863 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
9864 pointer, or pointer vector operands.
9866 Arguments:
9867 """"""""""
9869 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9870 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9871 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9873 #. ``eq``: equal
9874 #. ``ne``: not equal
9875 #. ``ugt``: unsigned greater than
9876 #. ``uge``: unsigned greater or equal
9877 #. ``ult``: unsigned less than
9878 #. ``ule``: unsigned less or equal
9879 #. ``sgt``: signed greater than
9880 #. ``sge``: signed greater or equal
9881 #. ``slt``: signed less than
9882 #. ``sle``: signed less or equal
9884 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
9885 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
9886 must also be identical types.
9888 Semantics:
9889 """"""""""
9891 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
9892 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
9893 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
9895 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
9896    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9897 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
9898    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9899 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
9900    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
9901 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
9902    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9903 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
9904    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
9905 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
9906    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9907 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9908    if ``op1`` is greater than ``op2``.
9909 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9910    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9911 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9912    if ``op1`` is less than ``op2``.
9913 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9914    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9916 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
9917 are compared as if they were integers.
9919 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
9920 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
9921 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
9923 Example:
9924 """"""""
9926 .. code-block:: text
9928       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
9929       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
9930       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
9931       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
9932       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
9933       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
9935 .. _i_fcmp:
9937 '``fcmp``' Instruction
9938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9940 Syntax:
9941 """""""
9945       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
9947 Overview:
9948 """""""""
9950 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
9951 values based on comparison of its operands.
9953 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
9954 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
9956 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
9957 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
9958 compared.
9960 Arguments:
9961 """"""""""
9963 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9964 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9965 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9967 #. ``false``: no comparison, always returns false
9968 #. ``oeq``: ordered and equal
9969 #. ``ogt``: ordered and greater than
9970 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
9971 #. ``olt``: ordered and less than
9972 #. ``ole``: ordered and less than or equal
9973 #. ``one``: ordered and not equal
9974 #. ``ord``: ordered (no nans)
9975 #. ``ueq``: unordered or equal
9976 #. ``ugt``: unordered or greater than
9977 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
9978 #. ``ult``: unordered or less than
9979 #. ``ule``: unordered or less than or equal
9980 #. ``une``: unordered or not equal
9981 #. ``uno``: unordered (either nans)
9982 #. ``true``: no comparison, always returns true
9984 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
9985 that either operand may be a QNAN.
9987 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating-point
9988 <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating-point type.
9989 They must have identical types.
9991 Semantics:
9992 """"""""""
9994 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
9995 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
9996 vectors are compared element by element. Each comparison performed
9997 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
9999 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
10000 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10001    is equal to ``op2``.
10002 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10003    is greater than ``op2``.
10004 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10005    is greater than or equal to ``op2``.
10006 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10007    is less than ``op2``.
10008 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10009    is less than or equal to ``op2``.
10010 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10011    is not equal to ``op2``.
10012 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
10013 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10014    equal to ``op2``.
10015 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10016    greater than ``op2``.
10017 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10018    greater than or equal to ``op2``.
10019 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10020    less than ``op2``.
10021 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10022    less than or equal to ``op2``.
10023 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10024    not equal to ``op2``.
10025 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
10026 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
10028 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
10029 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
10030 otherwise unsafe floating-point optimizations.
10032 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
10033 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
10034 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
10035 ``nnan``, ``ninf``, and ``reassoc``. See :ref:`fastmath` for more information.
10037 Example:
10038 """"""""
10040 .. code-block:: text
10042       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
10043       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
10044       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
10045       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
10047 .. _i_phi:
10049 '``phi``' Instruction
10050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10052 Syntax:
10053 """""""
10057       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
10059 Overview:
10060 """""""""
10062 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
10063 graph representing the function.
10065 Arguments:
10066 """"""""""
10068 The type of the incoming values is specified with the first type field.
10069 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
10070 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
10071 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
10072 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
10073 label arguments.
10075 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
10076 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
10077 block.
10079 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
10080 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
10081 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
10082 instruction's return value on the same edge).
10084 Semantics:
10085 """"""""""
10087 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
10088 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
10089 executed just prior to the current block.
10091 Example:
10092 """"""""
10094 .. code-block:: llvm
10096     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
10097       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
10098       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
10099       br label %Loop
10101 .. _i_select:
10103 '``select``' Instruction
10104 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10106 Syntax:
10107 """""""
10111       <result> = select [fast-math flags] selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
10113       selty is either i1 or {<N x i1>}
10115 Overview:
10116 """""""""
10118 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
10119 condition, without IR-level branching.
10121 Arguments:
10122 """"""""""
10124 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
10125 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
10126 class <t_firstclass>` type.
10128 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the select has one or more
10129    :ref:`fast-math flags <fastmath>`. These are optimization hints to enable
10130    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
10131    for selects that return a floating-point scalar or vector type.
10133 Semantics:
10134 """"""""""
10136 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
10137 the first value argument; otherwise, it returns the second value
10138 argument.
10140 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
10141 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
10143 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
10144 same size, then an entire vector is selected.
10146 Example:
10147 """"""""
10149 .. code-block:: llvm
10151       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
10153 .. _i_call:
10155 '``call``' Instruction
10156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10158 Syntax:
10159 """""""
10163       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)]
10164                  <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs] [ operand bundles ]
10166 Overview:
10167 """""""""
10169 The '``call``' instruction represents a simple function call.
10171 Arguments:
10172 """"""""""
10174 This instruction requires several arguments:
10176 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
10177    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
10178    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
10179    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
10180    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
10182    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
10183       recursive cycle in the call graph.
10184    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
10185       forwarded in place.
10186    #. If the musttail call appears in a function with the ``"thunk"`` attribute
10187       and the caller and callee both have varargs, than any unprototyped
10188       arguments in register or memory are forwarded to the callee. Similarly,
10189       the return value of the callee is returned the the caller's caller, even
10190       if a void return type is in use.
10192    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
10193    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
10194    varargs from the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following
10195    additional  rules:
10197    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
10198      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
10199    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
10200      produced by the call or void.
10201    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
10202      parameters or return types may differ in pointee type, but not
10203      in address space.
10204    - The calling conventions of the caller and callee must match.
10205    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
10206      returned, and inalloca, must match.
10207    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
10208      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
10209      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
10211    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
10212    the following conditions are met:
10214    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
10215    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
10216       uses value of call or is void).
10217    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
10218       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
10219    -  `Platform-specific constraints are
10220       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
10222 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
10223    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
10224    call optimization from being performed on the call.
10226 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
10227    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
10228    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
10229    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
10231 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
10232    convention <callingconv>` the call should use. If none is
10233    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
10234    calling convention of the call must match the calling convention of
10235    the target function, or else the behavior is undefined.
10236 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
10237    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
10238    are valid here.
10239 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
10240    of the called function. If it is not specified, the program address space
10241    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
10242 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
10243    type of the return value. Functions that return no value are marked
10244    ``void``.
10245 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
10246    argument types must match the types implied by this signature. This
10247    type can be omitted if the function is not varargs.
10248 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
10249    be called. In most cases, this is a direct function call, but
10250    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
10251    to function value.
10252 #. '``function args``': argument list whose types match the function
10253    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
10254    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
10255    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
10256    extra arguments can be specified.
10257 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
10258 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
10260 Semantics:
10261 """"""""""
10263 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
10264 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
10265 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
10266 flow continues with the instruction after the function call, and the
10267 return value of the function is bound to the result argument.
10269 Example:
10270 """"""""
10272 .. code-block:: llvm
10274       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
10275       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
10276       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
10277       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
10278       call void %foo(i8 97 signext)
10280       %struct.A = type { i32, i8 }
10281       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
10282       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
10283       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
10284       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
10285       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
10287 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
10288 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
10289 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
10290 This is something we'd like to change in the future to provide better
10291 support for freestanding environments and non-C-based languages.
10293 .. _i_va_arg:
10295 '``va_arg``' Instruction
10296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10298 Syntax:
10299 """""""
10303       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
10305 Overview:
10306 """""""""
10308 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
10309 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
10310 the ``va_arg`` macro in C.
10312 Arguments:
10313 """"""""""
10315 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
10316 argument. It returns a value of the specified argument type and
10317 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
10318 type of ``va_list`` is target specific.
10320 Semantics:
10321 """"""""""
10323 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
10324 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
10325 the next argument. For more information, see the variable argument
10326 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
10328 It is legal for this instruction to be called in a function which does
10329 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
10330 function.
10332 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
10333 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
10335 Example:
10336 """"""""
10338 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
10340 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
10341 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
10342 types on any target.
10344 .. _i_landingpad:
10346 '``landingpad``' Instruction
10347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10349 Syntax:
10350 """""""
10354       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
10355       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
10357       <clause> := catch <type> <value>
10358       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
10360 Overview:
10361 """""""""
10363 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10364 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10365 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
10366 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
10367 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
10368 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
10370 Arguments:
10371 """"""""""
10373 The optional
10374 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
10376 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
10377 contains the global variable representing the "type" that may be caught
10378 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
10379 clause takes an array constant as its argument. Use
10380 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
10381 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
10382 the ``cleanup`` flag.
10384 Semantics:
10385 """"""""""
10387 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
10388 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
10389 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
10390 calling conventions, how the personality function results are
10391 represented in LLVM IR is target specific.
10393 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
10394 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
10395 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
10396 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10397 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
10398 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
10399 unwinding continues further up the call stack.
10401 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
10403 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
10404    of an '``invoke``' instruction.
10405 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
10406    first non-PHI instruction.
10407 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
10408    pad block.
10409 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
10410    '``landingpad``' instruction.
10412 Example:
10413 """"""""
10415 .. code-block:: llvm
10417       ;; A landing pad which can catch an integer.
10418       %res = landingpad { i8*, i32 }
10419                catch i8** @_ZTIi
10420       ;; A landing pad that is a cleanup.
10421       %res = landingpad { i8*, i32 }
10422                cleanup
10423       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
10424       %res = landingpad { i8*, i32 }
10425                catch i8** @_ZTIi
10426                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
10428 .. _i_catchpad:
10430 '``catchpad``' Instruction
10431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10433 Syntax:
10434 """""""
10438       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
10440 Overview:
10441 """""""""
10443 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10444 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10445 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
10446 control to catch an exception.
10448 Arguments:
10449 """"""""""
10451 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
10452 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
10453 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
10454 terminates in a ``catchswitch``.
10456 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
10457 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
10458 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
10459 the exception.
10461 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
10462 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
10463 pads.
10465 Semantics:
10466 """"""""""
10468 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
10469 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
10470 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
10471 entirely target and personality function-specific.
10473 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
10474 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
10476 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
10477 instructions is described in the
10478 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
10480 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10481 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10482 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10483 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10485 Example:
10486 """"""""
10488 .. code-block:: text
10490     dispatch:
10491       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
10492       ;; A catch block which can catch an integer.
10493     handler0:
10494       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
10496 .. _i_cleanuppad:
10498 '``cleanuppad``' Instruction
10499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10501 Syntax:
10502 """""""
10506       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
10508 Overview:
10509 """""""""
10511 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10512 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10513 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
10514 transfer control to run cleanup actions.
10515 The ``args`` correspond to whatever additional
10516 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
10517 execute the cleanup.
10518 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
10519 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
10520 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
10521 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
10522 this operand may be the token ``none``.
10524 Arguments:
10525 """"""""""
10527 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
10528 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
10530 Semantics:
10531 """"""""""
10533 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10534 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
10535 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
10536 As with calling conventions, how the personality function results are
10537 represented in LLVM IR is target specific.
10539 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
10541 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
10542    an exceptional instruction.
10543 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
10544    first non-PHI instruction.
10545 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
10546    cleanup block.
10547 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
10548    '``cleanuppad``' instruction.
10550 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10551 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10552 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10553 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10555 Example:
10556 """"""""
10558 .. code-block:: text
10560       %tok = cleanuppad within %cs []
10562 .. _intrinsics:
10564 Intrinsic Functions
10565 ===================
10567 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
10568 have well known names and semantics and are required to follow certain
10569 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
10570 for the LLVM language that does not require changing all of the
10571 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
10572 reader/writer, the parser, etc...).
10574 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
10575 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
10576 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
10577 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
10578 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
10579 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
10580 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
10581 are added that they be documented here.
10583 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
10584 represents a family of functions that perform the same operation but on
10585 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
10586 different integer types, overloading is used commonly to allow an
10587 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
10588 argument types or the result type can be overloaded to accept any
10589 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
10590 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
10591 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
10592 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
10593 argument or the result.
10595 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
10596 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
10597 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
10598 whose type is matched against another type do not. For example, the
10599 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
10600 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
10601 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
10602 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
10603 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
10604 type is matched against the return type, it does not require its own
10605 name suffix.
10607 For target developers who are defining intrinsics for back-end code
10608 generation, any intrinsic overloads based solely the distinction between
10609 integer or floating point types should not be relied upon for correct
10610 code generation. In such cases, the recommended approach for target
10611 maintainers when defining intrinsics is to create separate integer and
10612 FP intrinsics rather than rely on overloading. For example, if different
10613 codegen is required for ``llvm.target.foo(<4 x i32>)`` and
10614 ``llvm.target.foo(<4 x float>)`` then these should be split into
10615 different intrinsics.
10617 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
10618 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
10620 .. _int_varargs:
10622 Variable Argument Handling Intrinsics
10623 -------------------------------------
10625 Variable argument support is defined in LLVM with the
10626 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
10627 functions. These functions are related to the similarly named macros
10628 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
10630 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
10631 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
10632 does not define what this type is, so all transformations should be
10633 prepared to handle these functions regardless of the type used.
10635 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
10636 variable argument handling intrinsic functions are used.
10638 .. code-block:: llvm
10640     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
10641     ; it is merely an i8*.
10642     %struct.va_list = type { i8* }
10644     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
10645     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
10647     define i32 @test(i32 %X, ...) {
10648       ; Initialize variable argument processing
10649       %ap = alloca %struct.va_list
10650       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
10651       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
10653       ; Read a single integer argument
10654       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
10656       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
10657       %aq = alloca i8*
10658       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
10659       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
10660       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
10662       ; Stop processing of arguments.
10663       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
10664       ret i32 %tmp
10665     }
10667     declare void @llvm.va_start(i8*)
10668     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
10669     declare void @llvm.va_end(i8*)
10671 .. _int_va_start:
10673 '``llvm.va_start``' Intrinsic
10674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10676 Syntax:
10677 """""""
10681       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
10683 Overview:
10684 """""""""
10686 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
10687 subsequent use by ``va_arg``.
10689 Arguments:
10690 """"""""""
10692 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10694 Semantics:
10695 """"""""""
10697 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
10698 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
10699 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
10700 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
10701 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
10702 to know the last argument of the function as the compiler can figure
10703 that out.
10705 '``llvm.va_end``' Intrinsic
10706 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10708 Syntax:
10709 """""""
10713       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
10715 Overview:
10716 """""""""
10718 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
10719 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
10721 Arguments:
10722 """"""""""
10724 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
10726 Semantics:
10727 """"""""""
10729 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
10730 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
10731 element to which the argument points. Calls to
10732 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
10733 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
10734 ``llvm.va_end``.
10736 .. _int_va_copy:
10738 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
10739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10741 Syntax:
10742 """""""
10746       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
10748 Overview:
10749 """""""""
10751 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
10752 from the source argument list to the destination argument list.
10754 Arguments:
10755 """"""""""
10757 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10758 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
10760 Semantics:
10761 """"""""""
10763 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
10764 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
10765 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
10766 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
10767 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
10769 Accurate Garbage Collection Intrinsics
10770 --------------------------------------
10772 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
10773 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
10774 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
10775 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
10777 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
10778 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
10779 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
10780 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
10781 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
10782 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
10784 Experimental Statepoint Intrinsics
10785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10787 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
10788 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
10789 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
10790 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
10791 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
10792 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
10793 described in :doc:`Statepoints`.
10795 .. _int_gcroot:
10797 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
10798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10800 Syntax:
10801 """""""
10805       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
10807 Overview:
10808 """""""""
10810 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
10811 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
10813 Arguments:
10814 """"""""""
10816 The first argument specifies the address of a stack object that contains
10817 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
10818 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
10819 root.
10821 Semantics:
10822 """"""""""
10824 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
10825 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
10826 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
10827 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
10828 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
10830 .. _int_gcread:
10832 '``llvm.gcread``' Intrinsic
10833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10835 Syntax:
10836 """""""
10840       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
10842 Overview:
10843 """""""""
10845 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
10846 locations, allowing garbage collector implementations that require read
10847 barriers.
10849 Arguments:
10850 """"""""""
10852 The second argument is the address to read from, which should be an
10853 address allocated from the garbage collector. The first object is a
10854 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
10855 runtime (otherwise null).
10857 Semantics:
10858 """"""""""
10860 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
10861 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10862 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
10863 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10864 algorithm <gc>`.
10866 .. _int_gcwrite:
10868 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
10869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10871 Syntax:
10872 """""""
10876       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
10878 Overview:
10879 """""""""
10881 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
10882 locations, allowing garbage collector implementations that require write
10883 barriers (such as generational or reference counting collectors).
10885 Arguments:
10886 """"""""""
10888 The first argument is the reference to store, the second is the start of
10889 the object to store it to, and the third is the address of the field of
10890 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
10891 object, Obj may be null.
10893 Semantics:
10894 """"""""""
10896 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
10897 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10898 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
10899 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10900 algorithm <gc>`.
10902 Code Generator Intrinsics
10903 -------------------------
10905 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
10906 may only be implemented with code generator support.
10908 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
10909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10911 Syntax:
10912 """""""
10916       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
10918 Overview:
10919 """""""""
10921 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
10922 target-specific value indicating the return address of the current
10923 function or one of its callers.
10925 Arguments:
10926 """"""""""
10928 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10929 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
10930 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10931 value.
10933 Semantics:
10934 """"""""""
10936 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
10937 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
10938 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10939 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10940 used for debugging purposes.
10942 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10943 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10944 of the obvious source-language caller.
10946 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
10947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10949 Syntax:
10950 """""""
10954       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
10956 Overview:
10957 """""""""
10959 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
10960 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
10961 current function is stored.
10963 Semantics:
10964 """"""""""
10966 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10967 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10968 of the obvious source-language caller.
10970 This intrinsic is only implemented for x86 and aarch64.
10972 '``llvm.sponentry``' Intrinsic
10973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10975 Syntax:
10976 """""""
10980       declare i8* @llvm.sponentry()
10982 Overview:
10983 """""""""
10985 The '``llvm.sponentry``' intrinsic returns the stack pointer value at
10986 the entry of the current function calling this intrinsic.
10988 Semantics:
10989 """"""""""
10991 Note this intrinsic is only verified on AArch64.
10993 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
10994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10996 Syntax:
10997 """""""
11001       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
11003 Overview:
11004 """""""""
11006 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
11007 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
11009 Arguments:
11010 """"""""""
11012 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
11013 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
11014 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
11015 value.
11017 Semantics:
11018 """"""""""
11020 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
11021 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
11022 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
11023 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
11024 used for debugging purposes.
11026 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
11027 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
11028 of the obvious source-language caller.
11030 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
11031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11033 Syntax:
11034 """""""
11038       declare void @llvm.localescape(...)
11039       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
11041 Overview:
11042 """""""""
11044 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
11045 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
11046 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
11047 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
11049 Arguments:
11050 """"""""""
11052 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
11053 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
11054 once, and it can only do so from the entry block.
11056 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
11057 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
11058 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
11059 other modules.
11061 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
11062 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
11063 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
11064 pointer in platform-specific ways.
11066 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
11067 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
11069 Semantics:
11070 """"""""""
11072 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
11073 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
11074 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
11075 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
11076 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
11077 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
11078 '``llvm.localrecover``'.
11080 .. _int_read_register:
11081 .. _int_write_register:
11083 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
11084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11086 Syntax:
11087 """""""
11091       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
11092       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
11093       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
11094       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
11095       !0 = !{!"sp\00"}
11097 Overview:
11098 """""""""
11100 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
11101 provides access to the named register. The register must be valid on
11102 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
11103 with the register being read.
11105 Semantics:
11106 """"""""""
11108 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
11109 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
11110 the current value of the register, where possible.
11112 This is useful to implement named register global variables that need
11113 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
11114 bare-metal programs including OS kernels.
11116 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
11117 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
11118 allocatable registers are not supported.
11120 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
11121 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
11122 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
11123 registers.
11125 .. _int_stacksave:
11127 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
11128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11130 Syntax:
11131 """""""
11135       declare i8* @llvm.stacksave()
11137 Overview:
11138 """""""""
11140 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
11141 of the function stack, for use with
11142 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
11143 implementing language features like scoped automatic variable sized
11144 arrays in C99.
11146 Semantics:
11147 """"""""""
11149 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
11150 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
11151 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
11152 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
11153 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
11154 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
11155 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
11157 .. _int_stackrestore:
11159 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
11160 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11162 Syntax:
11163 """""""
11167       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
11169 Overview:
11170 """""""""
11172 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
11173 the function stack to the state it was in when the corresponding
11174 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
11175 useful for implementing language features like scoped automatic variable
11176 sized arrays in C99.
11178 Semantics:
11179 """"""""""
11181 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
11183 .. _int_get_dynamic_area_offset:
11185 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
11186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11188 Syntax:
11189 """""""
11193       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
11194       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
11196 Overview:
11197 """""""""
11199       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
11200       get the offset from native stack pointer to the address of the most
11201       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
11202       intendend for use in combination with
11203       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
11204       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
11205       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
11207 Semantics:
11208 """"""""""
11210       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
11211       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
11212       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
11213       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
11214       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
11215       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
11216       one past the end of the most recent dynamic alloca.
11218       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
11219       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
11220       compile-time-known constant value.
11222       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
11223       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
11225 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
11226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11228 Syntax:
11229 """""""
11233       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
11235 Overview:
11236 """""""""
11238 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
11239 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
11240 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
11241 its performance characteristics.
11243 Arguments:
11244 """"""""""
11246 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
11247 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
11248 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
11249 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
11250 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
11251 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
11252 arguments must be constant integers.
11254 Semantics:
11255 """"""""""
11257 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
11258 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
11259 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
11260 the processor cache for better performance.
11262 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
11263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11265 Syntax:
11266 """""""
11270       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
11272 Overview:
11273 """""""""
11275 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
11276 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
11277 method is target specific, but it is expected that the marker will use
11278 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
11279 guarantees that it will remain with any specific instruction after
11280 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
11281 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
11282 allow correlations of simulation runs.
11284 Arguments:
11285 """"""""""
11287 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
11289 Semantics:
11290 """"""""""
11292 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
11293 that do not support this intrinsic may ignore it.
11295 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
11296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11298 Syntax:
11299 """""""
11303       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
11305 Overview:
11306 """""""""
11308 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
11309 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
11310 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
11311 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
11312 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
11313 timings.
11315 Semantics:
11316 """"""""""
11318 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
11319 memory. Implementations are allowed to either return a application
11320 specific value or a system wide value. On backends without support, this
11321 is lowered to a constant 0.
11323 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
11324 running at and the host platform.
11326 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
11327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11329 Syntax:
11330 """""""
11334       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
11336 Overview:
11337 """""""""
11339 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
11340 in the specified range to the execution unit of the processor. On
11341 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
11342 flushes the instruction cache.
11344 Semantics:
11345 """"""""""
11347 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
11348 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
11349 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
11350 instructions or a system call, if cache flushing requires special
11351 privileges.
11353 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
11354 time library.
11356 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
11357 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
11359 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
11360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11362 Syntax:
11363 """""""
11367       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
11368                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
11370 Overview:
11371 """""""""
11373 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
11374 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
11375 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
11376 program at runtime.
11378 Arguments:
11379 """"""""""
11381 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11382 name of the entity being instrumented. This should generally be the
11383 (mangled) function name for a set of counters.
11385 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11386 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
11387 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
11388 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
11389 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
11391 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
11392 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
11394 Semantics:
11395 """"""""""
11397 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
11398 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
11399 structures and the code to increment the appropriate value, in a
11400 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
11401 the ``llvm-profdata`` tool.
11403 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
11404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11406 Syntax:
11407 """""""
11411       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
11412                                                   i32 <num-counters>,
11413                                                   i32 <index>, i64 <step>)
11415 Overview:
11416 """""""""
11418 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
11419 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
11420 argument to specify the step of the increment.
11422 Arguments:
11423 """"""""""
11424 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
11425 intrinsic.
11427 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
11429 Semantics:
11430 """"""""""
11431 See description of '``llvm.instrprof.increment``' instrinsic.
11434 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
11435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11437 Syntax:
11438 """""""
11442       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
11443                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
11444                                                  i32 <index>)
11446 Overview:
11447 """""""""
11449 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
11450 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
11451 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
11452 instrumented expressions take in a program at runtime.
11454 Arguments:
11455 """"""""""
11457 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11458 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
11459 (mangled) function name for a set of counters.
11461 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11462 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
11463 is an error if ``hash`` differs between two instances of
11464 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
11466 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
11467 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
11468 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
11469 supported value profiling kinds are enumerated through the
11470 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
11471 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
11472 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
11474 Semantics:
11475 """"""""""
11477 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
11478 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
11479 pass will generate the appropriate data structures and replace the
11480 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
11481 runtime library with proper arguments.
11483 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
11484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11486 Syntax:
11487 """""""
11491       declare i8* @llvm.thread.pointer()
11493 Overview:
11494 """""""""
11496 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
11497 pointer.
11499 Semantics:
11500 """"""""""
11502 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
11503 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
11504 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
11505 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
11506 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
11507 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
11508 this intrinsic.
11510 Standard C Library Intrinsics
11511 -----------------------------
11513 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
11514 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
11515 information about the alignment of the pointer arguments to the code
11516 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
11518 .. _int_memcpy:
11520 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
11521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11523 Syntax:
11524 """""""
11526 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
11527 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
11528 support all bit widths however.
11532       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11533                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11534       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11535                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11537 Overview:
11538 """""""""
11540 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11541 source location to the destination location.
11543 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
11544 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
11545 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
11547 Arguments:
11548 """"""""""
11550 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11551 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11552 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11553 boolean indicating a volatile access.
11555 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11556 for the first and second arguments.
11558 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
11559 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11560 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11562 Semantics:
11563 """"""""""
11565 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11566 source location to the destination location, which are not allowed to
11567 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
11568 to be aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11569 the argument.
11571 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11572 be appropriately aligned.
11574 .. _int_memmove:
11576 '``llvm.memmove``' Intrinsic
11577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11579 Syntax:
11580 """""""
11582 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
11583 bit width and for different address space. Not all targets support all
11584 bit widths however.
11588       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11589                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11590       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11591                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11593 Overview:
11594 """""""""
11596 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
11597 source location to the destination location. It is similar to the
11598 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
11599 overlap.
11601 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
11602 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
11603 argument and the pointers can be in specified address spaces.
11605 Arguments:
11606 """"""""""
11608 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11609 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11610 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11611 boolean indicating a volatile access.
11613 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11614 for the first and second arguments.
11616 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
11617 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
11618 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11620 Semantics:
11621 """"""""""
11623 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11624 source location to the destination location, which may overlap. It
11625 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
11626 aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11627 the argument.
11629 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11630 be appropriately aligned.
11632 .. _int_memset:
11634 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
11635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11637 Syntax:
11638 """""""
11640 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
11641 bit width and for different address spaces. However, not all targets
11642 support all bit widths.
11646       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
11647                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11648       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
11649                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11651 Overview:
11652 """""""""
11654 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
11655 particular byte value.
11657 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
11658 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
11659 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
11661 Arguments:
11662 """"""""""
11664 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
11665 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
11666 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
11667 is a boolean indicating a volatile access.
11669 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11670 for the first arguments.
11672 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
11673 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11674 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11676 Semantics:
11677 """"""""""
11679 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
11680 at the destination location. If the argument is known to be
11681 aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11682 the argument.
11684 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11685 be appropriately aligned.
11687 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
11688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11690 Syntax:
11691 """""""
11693 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
11694 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11695 all types however.
11699       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
11700       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
11701       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
11702       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
11703       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11705 Overview:
11706 """""""""
11708 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
11710 Arguments:
11711 """"""""""
11713 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11715 Semantics:
11716 """"""""""
11718 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
11719 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
11720 matches a conforming libm implementation.
11722 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11723 using a less accurate calculation.
11725 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
11726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11728 Syntax:
11729 """""""
11731 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
11732 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11733 all types however.
11737       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
11738       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
11739       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
11740       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
11741       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
11743 Overview:
11744 """""""""
11746 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11747 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
11748 multiplications is not defined. When a vector of floating-point type is
11749 used, the second argument remains a scalar integer value.
11751 Arguments:
11752 """"""""""
11754 The second argument is an integer power, and the first is a value to
11755 raise to that power.
11757 Semantics:
11758 """"""""""
11760 This function returns the first value raised to the second power with an
11761 unspecified sequence of rounding operations.
11763 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
11764 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11766 Syntax:
11767 """""""
11769 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
11770 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11771 all types however.
11775       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
11776       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
11777       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
11778       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
11779       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11781 Overview:
11782 """""""""
11784 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
11786 Arguments:
11787 """"""""""
11789 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11791 Semantics:
11792 """"""""""
11794 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
11795 trapping or setting ``errno``.
11797 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11798 using a less accurate calculation.
11800 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
11801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11803 Syntax:
11804 """""""
11806 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
11807 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11808 all types however.
11812       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
11813       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
11814       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
11815       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
11816       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11818 Overview:
11819 """""""""
11821 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
11823 Arguments:
11824 """"""""""
11826 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11828 Semantics:
11829 """"""""""
11831 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
11832 trapping or setting ``errno``.
11834 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11835 using a less accurate calculation.
11837 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
11838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11840 Syntax:
11841 """""""
11843 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
11844 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11845 all types however.
11849       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
11850       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
11851       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
11852       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
11853       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
11855 Overview:
11856 """""""""
11858 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11859 specified (positive or negative) power.
11861 Arguments:
11862 """"""""""
11864 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11866 Semantics:
11867 """"""""""
11869 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
11870 trapping or setting ``errno``.
11872 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11873 using a less accurate calculation.
11875 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
11876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11878 Syntax:
11879 """""""
11881 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
11882 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11883 all types however.
11887       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
11888       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
11889       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
11890       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
11891       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11893 Overview:
11894 """""""""
11896 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
11897 value.
11899 Arguments:
11900 """"""""""
11902 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11904 Semantics:
11905 """"""""""
11907 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
11908 trapping or setting ``errno``.
11910 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11911 using a less accurate calculation.
11913 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
11914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11916 Syntax:
11917 """""""
11919 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
11920 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11921 all types however.
11925       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
11926       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
11927       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
11928       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
11929       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11931 Overview:
11932 """""""""
11934 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
11935 specified value.
11937 Arguments:
11938 """"""""""
11940 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11942 Semantics:
11943 """"""""""
11945 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
11946 trapping or setting ``errno``.
11948 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11949 using a less accurate calculation.
11951 '``llvm.log.*``' Intrinsic
11952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11954 Syntax:
11955 """""""
11957 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
11958 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11959 all types however.
11963       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
11964       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
11965       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
11966       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
11967       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11969 Overview:
11970 """""""""
11972 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
11973 value.
11975 Arguments:
11976 """"""""""
11978 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11980 Semantics:
11981 """"""""""
11983 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
11984 trapping or setting ``errno``.
11986 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11987 using a less accurate calculation.
11989 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
11990 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11992 Syntax:
11993 """""""
11995 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
11996 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11997 all types however.
12001       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
12002       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
12003       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
12004       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
12005       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12007 Overview:
12008 """""""""
12010 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
12011 specified value.
12013 Arguments:
12014 """"""""""
12016 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
12018 Semantics:
12019 """"""""""
12021 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
12022 trapping or setting ``errno``.
12024 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12025 using a less accurate calculation.
12027 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
12028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12030 Syntax:
12031 """""""
12033 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
12034 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12035 all types however.
12039       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
12040       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
12041       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
12042       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
12043       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12045 Overview:
12046 """""""""
12048 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
12049 value.
12051 Arguments:
12052 """"""""""
12054 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
12056 Semantics:
12057 """"""""""
12059 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
12060 trapping or setting ``errno``.
12062 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12063 using a less accurate calculation.
12065 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
12066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12068 Syntax:
12069 """""""
12071 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
12072 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12073 all types however.
12077       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
12078       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
12079       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
12080       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
12081       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
12083 Overview:
12084 """""""""
12086 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
12088 Arguments:
12089 """"""""""
12091 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
12093 Semantics:
12094 """"""""""
12096 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
12097 trapping or setting ``errno``.
12099 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12100 using a less accurate calculation.
12102 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
12103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12105 Syntax:
12106 """""""
12108 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
12109 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12110 all types however.
12114       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
12115       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
12116       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
12117       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
12118       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
12120 Overview:
12121 """""""""
12123 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
12124 operand.
12126 Arguments:
12127 """"""""""
12129 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12130 type.
12132 Semantics:
12133 """"""""""
12135 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
12136 would, and handles error conditions in the same way.
12138 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
12139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12141 Syntax:
12142 """""""
12144 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
12145 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12146 all types however.
12150       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
12151       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
12152       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12153       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12154       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12156 Overview:
12157 """""""""
12159 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
12160 arguments.
12163 Arguments:
12164 """"""""""
12166 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12167 type.
12169 Semantics:
12170 """"""""""
12172 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, except for handling of
12173 signaling NaNs. This match's the behavior of libm's fmin.
12175 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
12176 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
12177 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
12178 equal to both operands. This means that fmin(+/-0.0, +/-0.0) could
12179 return either -0.0 or 0.0.
12181 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
12182 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
12183 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
12184 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
12185 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
12186 ``llvm.canonicalize``).
12189 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
12190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12192 Syntax:
12193 """""""
12195 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
12196 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12197 all types however.
12201       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
12202       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
12203       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
12204       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12205       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
12207 Overview:
12208 """""""""
12210 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
12211 arguments.
12214 Arguments:
12215 """"""""""
12217 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12218 type.
12220 Semantics:
12221 """"""""""
12222 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum except for the handling of
12223 signaling NaNs. This matches the behavior of libm's fmax.
12225 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
12226 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
12227 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
12228 equal to both operands. This means that fmax(+/-0.0, +/-0.0) could
12229 return either -0.0 or 0.0.
12231 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
12232 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
12233 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
12234 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
12235 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
12236 ``llvm.canonicalize``).
12238 '``llvm.minimum.*``' Intrinsic
12239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12241 Syntax:
12242 """""""
12244 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minimum`` on any
12245 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12246 all types however.
12250       declare float     @llvm.minimum.f32(float %Val0, float %Val1)
12251       declare double    @llvm.minimum.f64(double %Val0, double %Val1)
12252       declare x86_fp80  @llvm.minimum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12253       declare fp128     @llvm.minimum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12254       declare ppc_fp128 @llvm.minimum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12256 Overview:
12257 """""""""
12259 The '``llvm.minimum.*``' intrinsics return the minimum of the two
12260 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
12263 Arguments:
12264 """"""""""
12266 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12267 type.
12269 Semantics:
12270 """"""""""
12271 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the lesser
12272 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
12273 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
12274 IEEE 754-2018.
12276 '``llvm.maximum.*``' Intrinsic
12277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12279 Syntax:
12280 """""""
12282 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maximum`` on any
12283 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12284 all types however.
12288       declare float     @llvm.maximum.f32(float %Val0, float %Val1)
12289       declare double    @llvm.maximum.f64(double %Val0, double %Val1)
12290       declare x86_fp80  @llvm.maximum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12291       declare fp128     @llvm.maximum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12292       declare ppc_fp128 @llvm.maximum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12294 Overview:
12295 """""""""
12297 The '``llvm.maximum.*``' intrinsics return the maximum of the two
12298 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
12301 Arguments:
12302 """"""""""
12304 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12305 type.
12307 Semantics:
12308 """"""""""
12309 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the greater
12310 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
12311 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
12312 IEEE 754-2018.
12314 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
12315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12317 Syntax:
12318 """""""
12320 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
12321 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12322 all types however.
12326       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
12327       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
12328       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
12329       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
12330       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
12332 Overview:
12333 """""""""
12335 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
12336 first operand and the sign of the second operand.
12338 Arguments:
12339 """"""""""
12341 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12342 type.
12344 Semantics:
12345 """"""""""
12347 This function returns the same values as the libm ``copysign``
12348 functions would, and handles error conditions in the same way.
12350 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
12351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12353 Syntax:
12354 """""""
12356 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
12357 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12358 all types however.
12362       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
12363       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
12364       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
12365       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
12366       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12368 Overview:
12369 """""""""
12371 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
12373 Arguments:
12374 """"""""""
12376 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12377 type.
12379 Semantics:
12380 """"""""""
12382 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
12383 would, and handles error conditions in the same way.
12385 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
12386 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12388 Syntax:
12389 """""""
12391 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
12392 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12393 all types however.
12397       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
12398       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
12399       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
12400       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
12401       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12403 Overview:
12404 """""""""
12406 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
12408 Arguments:
12409 """"""""""
12411 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12412 type.
12414 Semantics:
12415 """"""""""
12417 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
12418 would, and handles error conditions in the same way.
12420 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
12421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12423 Syntax:
12424 """""""
12426 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
12427 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12428 all types however.
12432       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
12433       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
12434       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
12435       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
12436       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12438 Overview:
12439 """""""""
12441 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12442 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
12444 Arguments:
12445 """"""""""
12447 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12448 type.
12450 Semantics:
12451 """"""""""
12453 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
12454 would, and handles error conditions in the same way.
12456 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
12457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12459 Syntax:
12460 """""""
12462 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
12463 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12464 all types however.
12468       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
12469       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
12470       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
12471       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
12472       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12474 Overview:
12475 """""""""
12477 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12478 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
12479 operand isn't an integer.
12481 Arguments:
12482 """"""""""
12484 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12485 type.
12487 Semantics:
12488 """"""""""
12490 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
12491 would, and handles error conditions in the same way.
12493 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
12494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12496 Syntax:
12497 """""""
12499 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
12500 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12501 all types however.
12505       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
12506       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
12507       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
12508       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
12509       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12511 Overview:
12512 """""""""
12514 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12515 nearest integer.
12517 Arguments:
12518 """"""""""
12520 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12521 type.
12523 Semantics:
12524 """"""""""
12526 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
12527 functions would, and handles error conditions in the same way.
12529 '``llvm.round.*``' Intrinsic
12530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12532 Syntax:
12533 """""""
12535 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
12536 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12537 all types however.
12541       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
12542       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
12543       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
12544       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
12545       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12547 Overview:
12548 """""""""
12550 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12551 nearest integer.
12553 Arguments:
12554 """"""""""
12556 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12557 type.
12559 Semantics:
12560 """"""""""
12562 This function returns the same values as the libm ``round``
12563 functions would, and handles error conditions in the same way.
12565 '``llvm.lround.*``' Intrinsic
12566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12568 Syntax:
12569 """""""
12571 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.lround`` on any
12572 floating-point type. Not all targets support all types however.
12576       declare i32 @llvm.lround.i32.f32(float %Val)
12577       declare i32 @llvm.lround.i32.f64(double %Val)
12578       declare i32 @llvm.lround.i32.f80(float %Val)
12579       declare i32 @llvm.lround.i32.f128(double %Val)
12580       declare i32 @llvm.lround.i32.ppcf128(double %Val)
12582       declare i64 @llvm.lround.i64.f32(float %Val)
12583       declare i64 @llvm.lround.i64.f64(double %Val)
12584       declare i64 @llvm.lround.i64.f80(float %Val)
12585       declare i64 @llvm.lround.i64.f128(double %Val)
12586       declare i64 @llvm.lround.i64.ppcf128(double %Val)
12588 Overview:
12589 """""""""
12591 The '``llvm.lround.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12592 nearest integer.
12594 Arguments:
12595 """"""""""
12597 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12599 Semantics:
12600 """"""""""
12602 This function returns the same values as the libm ``lround``
12603 functions would, but without setting errno.
12605 '``llvm.llround.*``' Intrinsic
12606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12608 Syntax:
12609 """""""
12611 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.llround`` on any
12612 floating-point type. Not all targets support all types however.
12616       declare i64 @llvm.lround.i64.f32(float %Val)
12617       declare i64 @llvm.lround.i64.f64(double %Val)
12618       declare i64 @llvm.lround.i64.f80(float %Val)
12619       declare i64 @llvm.lround.i64.f128(double %Val)
12620       declare i64 @llvm.lround.i64.ppcf128(double %Val)
12622 Overview:
12623 """""""""
12625 The '``llvm.llround.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12626 nearest integer.
12628 Arguments:
12629 """"""""""
12631 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12633 Semantics:
12634 """"""""""
12636 This function returns the same values as the libm ``llround``
12637 functions would, but without setting errno.
12639 '``llvm.lrint.*``' Intrinsic
12640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12642 Syntax:
12643 """""""
12645 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.lrint`` on any
12646 floating-point type. Not all targets support all types however.
12650       declare i32 @llvm.lrint.i32.f32(float %Val)
12651       declare i32 @llvm.lrint.i32.f64(double %Val)
12652       declare i32 @llvm.lrint.i32.f80(float %Val)
12653       declare i32 @llvm.lrint.i32.f128(double %Val)
12654       declare i32 @llvm.lrint.i32.ppcf128(double %Val)
12656       declare i64 @llvm.lrint.i64.f32(float %Val)
12657       declare i64 @llvm.lrint.i64.f64(double %Val)
12658       declare i64 @llvm.lrint.i64.f80(float %Val)
12659       declare i64 @llvm.lrint.i64.f128(double %Val)
12660       declare i64 @llvm.lrint.i64.ppcf128(double %Val)
12662 Overview:
12663 """""""""
12665 The '``llvm.lrint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12666 nearest integer.
12668 Arguments:
12669 """"""""""
12671 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12673 Semantics:
12674 """"""""""
12676 This function returns the same values as the libm ``lrint``
12677 functions would, but without setting errno.
12679 '``llvm.llrint.*``' Intrinsic
12680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12682 Syntax:
12683 """""""
12685 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.llrint`` on any
12686 floating-point type. Not all targets support all types however.
12690       declare i64 @llvm.llrint.i64.f32(float %Val)
12691       declare i64 @llvm.llrint.i64.f64(double %Val)
12692       declare i64 @llvm.llrint.i64.f80(float %Val)
12693       declare i64 @llvm.llrint.i64.f128(double %Val)
12694       declare i64 @llvm.llrint.i64.ppcf128(double %Val)
12696 Overview:
12697 """""""""
12699 The '``llvm.llrint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12700 nearest integer.
12702 Arguments:
12703 """"""""""
12705 The argument is a floating-point number and return is an integer type.
12707 Semantics:
12708 """"""""""
12710 This function returns the same values as the libm ``llrint``
12711 functions would, but without setting errno.
12713 Bit Manipulation Intrinsics
12714 ---------------------------
12716 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
12717 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
12719 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
12720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12722 Syntax:
12723 """""""
12725 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
12726 integer type.
12730       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
12731       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
12732       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
12733       declare <4 x i32> @llvm.bitreverse.v4i32(<4 x i32> <id>)
12735 Overview:
12736 """""""""
12738 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
12739 bitpattern of an integer value or vector of integer values; for example
12740 ``0b10110110`` becomes ``0b01101101``.
12742 Semantics:
12743 """"""""""
12745 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
12746 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output. The vector
12747 intrinsics, such as ``llvm.bitreverse.v4i32``, operate on a per-element
12748 basis and the element order is not affected.
12750 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
12751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12753 Syntax:
12754 """""""
12756 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
12757 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
12761       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
12762       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
12763       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
12764       declare <4 x i32> @llvm.bswap.v4i32(<4 x i32> <id>)
12766 Overview:
12767 """""""""
12769 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap an integer
12770 value or vector of integer values with an even number of bytes (positive
12771 multiple of 16 bits).
12773 Semantics:
12774 """"""""""
12776 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
12777 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
12778 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
12779 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
12780 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
12781 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
12782 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
12783 respectively). The vector intrinsics, such as ``llvm.bswap.v4i32``,
12784 operate on a per-element basis and the element order is not affected.
12786 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
12787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12789 Syntax:
12790 """""""
12792 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
12793 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
12794 support all bit widths or vector types, however.
12798       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
12799       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
12800       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
12801       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
12802       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
12803       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
12805 Overview:
12806 """""""""
12808 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
12809 in a value.
12811 Arguments:
12812 """"""""""
12814 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
12815 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
12816 match the argument type.
12818 Semantics:
12819 """"""""""
12821 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
12822 each element of a vector.
12824 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
12825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12827 Syntax:
12828 """""""
12830 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
12831 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
12832 targets support all bit widths or vector types, however.
12836       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12837       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12838       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12839       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12840       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12841       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12843 Overview:
12844 """""""""
12846 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
12847 leading zeros in a variable.
12849 Arguments:
12850 """"""""""
12852 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12853 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12854 type must match the first argument type.
12856 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12857 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12858 defined result. Historically some architectures did not provide a
12859 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12860 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12862 Semantics:
12863 """"""""""
12865 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
12866 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
12867 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
12868 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12869 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
12871 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
12872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12874 Syntax:
12875 """""""
12877 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
12878 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
12879 support all bit widths or vector types, however.
12883       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12884       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12885       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12886       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12887       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12888       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12890 Overview:
12891 """""""""
12893 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
12894 trailing zeros.
12896 Arguments:
12897 """"""""""
12899 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
12900 any integer type, or a vector with integer element type. The return
12901 type must match the first argument type.
12903 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
12904 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
12905 defined result. Historically some architectures did not provide a
12906 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
12907 now predicated on avoiding zero-value inputs.
12909 Semantics:
12910 """"""""""
12912 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
12913 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
12914 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
12915 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
12916 ``llvm.cttz(2) = 1``.
12918 .. _int_overflow:
12920 '``llvm.fshl.*``' Intrinsic
12921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12923 Syntax:
12924 """""""
12926 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshl`` on any
12927 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12928 support all bit widths or vector types, however.
12932       declare i8  @llvm.fshl.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12933       declare i67 @llvm.fshl.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12934       declare <2 x i32> @llvm.fshl.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12936 Overview:
12937 """""""""
12939 The '``llvm.fshl``' family of intrinsic functions performs a funnel shift left:
12940 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12941 bits of the wide value), the combined value is shifted left, and the most
12942 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
12943 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
12944 to a rotate left operation. For vector types, the operation occurs for each
12945 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
12946 modulo the element size of the arguments.
12948 Arguments:
12949 """"""""""
12951 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12952 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12953 vector with integer element type. All arguments and the return value must
12954 have the same type.
12956 Example:
12957 """"""""
12959 .. code-block:: text
12961       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: msb_extract((concat(x, y) << (z % 8)), 8)
12962       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 128 (0b10000000)
12963       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 120 (0b01111000)
12964       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 0   (0b00000000)
12966 '``llvm.fshr.*``' Intrinsic
12967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12969 Syntax:
12970 """""""
12972 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshr`` on any
12973 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
12974 support all bit widths or vector types, however.
12978       declare i8  @llvm.fshr.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
12979       declare i67 @llvm.fshr.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
12980       declare <2 x i32> @llvm.fshr.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
12982 Overview:
12983 """""""""
12985 The '``llvm.fshr``' family of intrinsic functions performs a funnel shift right:
12986 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
12987 bits of the wide value), the combined value is shifted right, and the least
12988 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
12989 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
12990 to a rotate right operation. For vector types, the operation occurs for each
12991 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
12992 modulo the element size of the arguments.
12994 Arguments:
12995 """"""""""
12997 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
12998 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
12999 vector with integer element type. All arguments and the return value must
13000 have the same type.
13002 Example:
13003 """"""""
13005 .. code-block:: text
13007       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: lsb_extract((concat(x, y) >> (z % 8)), 8)
13008       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 254 (0b11111110)
13009       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 225 (0b11100001)
13010       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 255 (0b11111111)
13012 Arithmetic with Overflow Intrinsics
13013 -----------------------------------
13015 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
13017 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
13018 element of this struct contains the result of the corresponding
13019 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
13020 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
13021 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
13022 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
13023 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
13025 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
13026 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
13027 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
13028 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
13029 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
13030 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
13031 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
13033 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
13034 values.
13036 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
13037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13039 Syntax:
13040 """""""
13042 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
13043 on any integer bit width or vectors of integers.
13047       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13048       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13049       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13050       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.sadd.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13052 Overview:
13053 """""""""
13055 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13056 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
13057 occurred during the signed summation.
13059 Arguments:
13060 """"""""""
13062 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13063 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13064 bit width. The second element of the result structure must be of type
13065 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
13066 addition.
13068 Semantics:
13069 """"""""""
13071 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13072 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
13073 first element of which is the signed summation, and the second element
13074 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
13075 overflow.
13077 Examples:
13078 """""""""
13080 .. code-block:: llvm
13082       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13083       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13084       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13085       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13087 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
13088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13090 Syntax:
13091 """""""
13093 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
13094 on any integer bit width or vectors of integers.
13098       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13099       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13100       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13101       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.uadd.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13103 Overview:
13104 """""""""
13106 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13107 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
13108 occurred during the unsigned summation.
13110 Arguments:
13111 """"""""""
13113 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13114 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13115 bit width. The second element of the result structure must be of type
13116 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13117 addition.
13119 Semantics:
13120 """"""""""
13122 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13123 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
13124 first element of which is the sum, and the second element of which is a
13125 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
13127 Examples:
13128 """""""""
13130 .. code-block:: llvm
13132       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13133       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13134       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13135       br i1 %obit, label %carry, label %normal
13137 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
13138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13140 Syntax:
13141 """""""
13143 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
13144 on any integer bit width or vectors of integers.
13148       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13149       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13150       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13151       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.ssub.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13153 Overview:
13154 """""""""
13156 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13157 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
13158 overflow occurred during the signed subtraction.
13160 Arguments:
13161 """"""""""
13163 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13164 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13165 bit width. The second element of the result structure must be of type
13166 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
13167 subtraction.
13169 Semantics:
13170 """"""""""
13172 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13173 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
13174 first element of which is the subtraction, and the second element of
13175 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
13176 overflow.
13178 Examples:
13179 """""""""
13181 .. code-block:: llvm
13183       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13184       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13185       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13186       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13188 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
13189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13191 Syntax:
13192 """""""
13194 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
13195 on any integer bit width or vectors of integers.
13199       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13200       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13201       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13202       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.usub.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13204 Overview:
13205 """""""""
13207 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13208 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
13209 overflow occurred during the unsigned subtraction.
13211 Arguments:
13212 """"""""""
13214 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13215 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13216 bit width. The second element of the result structure must be of type
13217 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13218 subtraction.
13220 Semantics:
13221 """"""""""
13223 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13224 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
13225 the first element of which is the subtraction, and the second element of
13226 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
13227 overflow.
13229 Examples:
13230 """""""""
13232 .. code-block:: llvm
13234       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13235       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13236       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13237       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13239 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
13240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13242 Syntax:
13243 """""""
13245 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
13246 on any integer bit width or vectors of integers.
13250       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13251       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13252       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13253       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.smul.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13255 Overview:
13256 """""""""
13258 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13259 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
13260 overflow occurred during the signed multiplication.
13262 Arguments:
13263 """"""""""
13265 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13266 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13267 bit width. The second element of the result structure must be of type
13268 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
13269 multiplication.
13271 Semantics:
13272 """"""""""
13274 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13275 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
13276 the first element of which is the multiplication, and the second element
13277 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
13278 overflow.
13280 Examples:
13281 """""""""
13283 .. code-block:: llvm
13285       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13286       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13287       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13288       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13290 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
13291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13293 Syntax:
13294 """""""
13296 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
13297 on any integer bit width or vectors of integers.
13301       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13302       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13303       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13304       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.umul.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13306 Overview:
13307 """""""""
13309 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13310 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
13311 overflow occurred during the unsigned multiplication.
13313 Arguments:
13314 """"""""""
13316 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13317 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13318 bit width. The second element of the result structure must be of type
13319 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13320 multiplication.
13322 Semantics:
13323 """"""""""
13325 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13326 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
13327 the first element of which is the multiplication, and the second
13328 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
13329 resulted in an overflow.
13331 Examples:
13332 """""""""
13334 .. code-block:: llvm
13336       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13337       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13338       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13339       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13341 Saturation Arithmetic Intrinsics
13342 ---------------------------------
13344 Saturation arithmetic is a version of arithmetic in which operations are
13345 limited to a fixed range between a minimum and maximum value. If the result of
13346 an operation is greater than the maximum value, the result is set (or
13347 "clamped") to this maximum. If it is below the minimum, it is clamped to this
13348 minimum.
13351 '``llvm.sadd.sat.*``' Intrinsics
13352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13354 Syntax
13355 """""""
13357 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.sat``
13358 on any integer bit width or vectors of integers.
13362       declare i16 @llvm.sadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13363       declare i32 @llvm.sadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13364       declare i64 @llvm.sadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13365       declare <4 x i32> @llvm.sadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13367 Overview
13368 """""""""
13370 The '``llvm.sadd.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13371 saturation addition on the 2 arguments.
13373 Arguments
13374 """"""""""
13376 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13377 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13378 values that will undergo signed addition.
13380 Semantics:
13381 """"""""""
13383 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13384 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
13385 smallest signed value representable by this bit width.
13388 Examples
13389 """""""""
13391 .. code-block:: llvm
13393       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
13394       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 7
13395       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 2)  ; %res = -2
13396       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 -5)  ; %res = -8
13399 '``llvm.uadd.sat.*``' Intrinsics
13400 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13402 Syntax
13403 """""""
13405 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.sat``
13406 on any integer bit width or vectors of integers.
13410       declare i16 @llvm.uadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13411       declare i32 @llvm.uadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13412       declare i64 @llvm.uadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13413       declare <4 x i32> @llvm.uadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13415 Overview
13416 """""""""
13418 The '``llvm.uadd.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13419 saturation addition on the 2 arguments.
13421 Arguments
13422 """"""""""
13424 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13425 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13426 values that will undergo unsigned addition.
13428 Semantics:
13429 """"""""""
13431 The maximum value this operation can clamp to is the largest unsigned value
13432 representable by the bit width of the arguments. Because this is an unsigned
13433 operation, the result will never saturate towards zero.
13436 Examples
13437 """""""""
13439 .. code-block:: llvm
13441       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
13442       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 11
13443       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 8, i4 8)  ; %res = 15
13446 '``llvm.ssub.sat.*``' Intrinsics
13447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13449 Syntax
13450 """""""
13452 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.sat``
13453 on any integer bit width or vectors of integers.
13457       declare i16 @llvm.ssub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13458       declare i32 @llvm.ssub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13459       declare i64 @llvm.ssub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13460       declare <4 x i32> @llvm.ssub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13462 Overview
13463 """""""""
13465 The '``llvm.ssub.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13466 saturation subtraction on the 2 arguments.
13468 Arguments
13469 """"""""""
13471 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13472 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13473 values that will undergo signed subtraction.
13475 Semantics:
13476 """"""""""
13478 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13479 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
13480 smallest signed value representable by this bit width.
13483 Examples
13484 """""""""
13486 .. code-block:: llvm
13488       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
13489       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = -4
13490       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 -4, i4 5)  ; %res = -8
13491       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 4, i4 -5)  ; %res = 7
13494 '``llvm.usub.sat.*``' Intrinsics
13495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13497 Syntax
13498 """""""
13500 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.sat``
13501 on any integer bit width or vectors of integers.
13505       declare i16 @llvm.usub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13506       declare i32 @llvm.usub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13507       declare i64 @llvm.usub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13508       declare <4 x i32> @llvm.usub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13510 Overview
13511 """""""""
13513 The '``llvm.usub.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13514 saturation subtraction on the 2 arguments.
13516 Arguments
13517 """"""""""
13519 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13520 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13521 values that will undergo unsigned subtraction.
13523 Semantics:
13524 """"""""""
13526 The minimum value this operation can clamp to is 0, which is the smallest
13527 unsigned value representable by the bit width of the unsigned arguments.
13528 Because this is an unsigned operation, the result will never saturate towards
13529 the largest possible value representable by this bit width.
13532 Examples
13533 """""""""
13535 .. code-block:: llvm
13537       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
13538       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = 0
13541 Fixed Point Arithmetic Intrinsics
13542 ---------------------------------
13544 A fixed point number represents a real data type for a number that has a fixed
13545 number of digits after a radix point (equivalent to the decimal point '.').
13546 The number of digits after the radix point is referred as the ``scale``. These
13547 are useful for representing fractional values to a specific precision. The
13548 following intrinsics perform fixed point arithmetic operations on 2 operands
13549 of the same scale, specified as the third argument.
13551 The `llvm.*mul.fix` family of intrinsic functions represents a multiplication
13552 of fixed point numbers through scaled integers. Therefore, fixed point
13553 multplication can be represented as
13556         %result = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 %a, i4 %b, i32 %scale)
13558         ; Expands to
13559         %a2 = sext i4 %a to i8
13560         %b2 = sext i4 %b to i8
13561         %mul = mul nsw nuw i8 %a, %b
13562         %scale2 = trunc i32 %scale to i8
13563         %r = ashr i8 %mul, i8 %scale2  ; this is for a target rounding down towards negative infinity
13564         %result = trunc i8 %r to i4
13566 For each of these functions, if the result cannot be represented exactly with
13567 the provided scale, the result is rounded. Rounding is unspecified since
13568 preferred rounding may vary for different targets. Rounding is specified
13569 through a target hook. Different pipelines should legalize or optimize this
13570 using the rounding specified by this hook if it is provided. Operations like
13571 constant folding, instruction combining, KnownBits, and ValueTracking should
13572 also use this hook, if provided, and not assume the direction of rounding. A
13573 rounded result must always be within one unit of precision from the true
13574 result. That is, the error between the returned result and the true result must
13575 be less than 1/2^(scale).
13578 '``llvm.smul.fix.*``' Intrinsics
13579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13581 Syntax
13582 """""""
13584 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.fix``
13585 on any integer bit width or vectors of integers.
13589       declare i16 @llvm.smul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13590       declare i32 @llvm.smul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13591       declare i64 @llvm.smul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13592       declare <4 x i32> @llvm.smul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13594 Overview
13595 """""""""
13597 The '``llvm.smul.fix``' family of intrinsic functions perform signed
13598 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
13600 Arguments
13601 """"""""""
13603 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13604 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
13605 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
13606 values that will undergo signed fixed point multiplication. The argument
13607 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13608 integer.
13610 Semantics:
13611 """"""""""
13613 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13614 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13615 in the third argument.
13617 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13618 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13619 direction is unspecified.
13621 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
13622 the fixed point type.
13625 Examples
13626 """""""""
13628 .. code-block:: llvm
13630       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13631       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13632       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -2, i32 1)  ; %res = -3 (1.5 x -1 = -1.5)
13634       ; The result in the following could be rounded up to -2 or down to -2.5
13635       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -3, i32 1)  ; %res = -5 (or -4) (1.5 x -1.5 = -2.25)
13638 '``llvm.umul.fix.*``' Intrinsics
13639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13641 Syntax
13642 """""""
13644 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.fix``
13645 on any integer bit width or vectors of integers.
13649       declare i16 @llvm.umul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13650       declare i32 @llvm.umul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13651       declare i64 @llvm.umul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13652       declare <4 x i32> @llvm.umul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13654 Overview
13655 """""""""
13657 The '``llvm.umul.fix``' family of intrinsic functions perform unsigned
13658 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
13660 Arguments
13661 """"""""""
13663 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13664 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
13665 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
13666 values that will undergo unsigned fixed point multiplication. The argument
13667 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13668 integer.
13670 Semantics:
13671 """"""""""
13673 This operation performs unsigned fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13674 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13675 in the third argument.
13677 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13678 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13679 direction is unspecified.
13681 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
13682 the fixed point type.
13685 Examples
13686 """""""""
13688 .. code-block:: llvm
13690       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13691       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13693       ; The result in the following could be rounded down to 3.5 or up to 4
13694       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 15, i4 1, i32 1)  ; %res = 7 (or 8) (7.5 x 0.5 = 3.75)
13697 '``llvm.smul.fix.sat.*``' Intrinsics
13698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13700 Syntax
13701 """""""
13703 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.fix.sat``
13704 on any integer bit width or vectors of integers.
13708       declare i16 @llvm.smul.fix.sat.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13709       declare i32 @llvm.smul.fix.sat.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13710       declare i64 @llvm.smul.fix.sat.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13711       declare <4 x i32> @llvm.smul.fix.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13713 Overview
13714 """""""""
13716 The '``llvm.smul.fix.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13717 fixed point saturation multiplication on 2 arguments of the same scale.
13719 Arguments
13720 """"""""""
13722 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13723 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13724 values that will undergo signed fixed point multiplication. The argument
13725 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13726 integer.
13728 Semantics:
13729 """"""""""
13731 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13732 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13733 in the third argument.
13735 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13736 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13737 direction is unspecified.
13739 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13740 representable by the bit width of the first 2 arguments. The minimum value is the
13741 smallest signed value representable by this bit width.
13744 Examples
13745 """""""""
13747 .. code-block:: llvm
13749       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13750       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13751       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 -2, i32 1)  ; %res = -3 (1.5 x -1 = -1.5)
13753       ; The result in the following could be rounded up to -2 or down to -2.5
13754       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 -3, i32 1)  ; %res = -5 (or -4) (1.5 x -1.5 = -2.25)
13756       ; Saturation
13757       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 7, i4 2, i32 0)  ; %res = 7
13758       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 7, i4 4, i32 2)  ; %res = 7
13759       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 -8, i4 5, i32 2)  ; %res = -8
13760       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 -8, i4 -2, i32 1)  ; %res = 7
13762       ; Scale can affect the saturation result
13763       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 2, i4 4, i32 0)  ; %res = 7 (2 x 4 -> clamped to 7)
13764       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 2, i4 4, i32 1)  ; %res = 4 (1 x 2 = 2)
13767 Specialised Arithmetic Intrinsics
13768 ---------------------------------
13770 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
13771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13773 Syntax:
13774 """""""
13778       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
13779       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
13781 Overview:
13782 """""""""
13784 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
13785 encoding of a floating-point number. This canonicalization is useful for
13786 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
13787 defined by IEEE-754-2008 to be:
13791       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
13792       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
13793       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
13795 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
13796 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
13797 according to section 6.2.
13799 Examples of non-canonical encodings:
13801 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
13802   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
13803 - Many normal decimal floating-point numbers have non-canonical alternative
13804   encodings.
13805 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
13806   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
13807   a zero of the same sign by this operation.
13809 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
13810 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
13811 quiet NaN result.
13813 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
13814 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
13815 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
13816 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
13818 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
13820 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
13821 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
13822   to ``(x == y)``
13824 Additionally, the sign of zero must be conserved:
13825 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
13827 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
13828 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
13829 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
13830 usual methods.
13832 The canonicalization operation may be optimized away if:
13834 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
13835   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
13836 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
13837   operations. That is, the bits of the floating-point value are not examined.
13839 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
13840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13842 Syntax:
13843 """""""
13847       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
13848       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
13850 Overview:
13851 """""""""
13853 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
13854 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
13855 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
13856 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
13857 and add instructions.
13859 Arguments:
13860 """"""""""
13862 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
13863 multiplicands, a and b, and an addend c.
13865 Semantics:
13866 """"""""""
13868 The expression:
13872       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
13874 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
13875 not be performed between the multiplication and addition steps if the
13876 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
13877 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
13878 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
13879 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
13881 Examples:
13882 """""""""
13884 .. code-block:: llvm
13886       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
13889 Experimental Vector Reduction Intrinsics
13890 ----------------------------------------
13892 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
13893 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
13894 respective operation across all elements of the vector, returning a single
13895 scalar result of the same element type.
13898 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
13899 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13901 Syntax:
13902 """""""
13906       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %a)
13907       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %a)
13909 Overview:
13910 """""""""
13912 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
13913 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13914 the element-type of the vector input.
13916 Arguments:
13917 """"""""""
13918 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13920 '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.*``' Intrinsic
13921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13923 Syntax:
13924 """""""
13928       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %a)
13929       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f64.v2f64(double %start_value, <2 x double> %a)
13931 Overview:
13932 """""""""
13934 The '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.*``' intrinsics do a floating-point
13935 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13936 matches the element-type of the vector input.
13938 If the intrinsic call has the 'reassoc' or 'fast' flags set, then the
13939 reduction will not preserve the associativity of an equivalent scalarized
13940 counterpart. Otherwise the reduction will be *ordered*, thus implying that
13941 the operation respects the associativity of a scalarized reduction.
13944 Arguments:
13945 """"""""""
13946 The first argument to this intrinsic is a scalar start value for the reduction.
13947 The type of the start value matches the element-type of the vector input.
13948 The second argument must be a vector of floating-point values.
13950 Examples:
13951 """""""""
13955       %unord = call reassoc float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float 0.0, <4 x float> %input) ; unordered reduction
13956       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %input) ; ordered reduction
13959 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
13960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13962 Syntax:
13963 """""""
13967       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> %a)
13968       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.v2i64(<2 x i64> %a)
13970 Overview:
13971 """""""""
13973 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
13974 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
13975 the element-type of the vector input.
13977 Arguments:
13978 """"""""""
13979 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
13981 '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.*``' Intrinsic
13982 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13984 Syntax:
13985 """""""
13989       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %a)
13990       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f64.v2f64(double %start_value, <2 x double> %a)
13992 Overview:
13993 """""""""
13995 The '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.*``' intrinsics do a floating-point
13996 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
13997 matches the element-type of the vector input.
13999 If the intrinsic call has the 'reassoc' or 'fast' flags set, then the
14000 reduction will not preserve the associativity of an equivalent scalarized
14001 counterpart. Otherwise the reduction will be *ordered*, thus implying that
14002 the operation respects the associativity of a scalarized reduction.
14005 Arguments:
14006 """"""""""
14007 The first argument to this intrinsic is a scalar start value for the reduction.
14008 The type of the start value matches the element-type of the vector input.
14009 The second argument must be a vector of floating-point values.
14011 Examples:
14012 """""""""
14016       %unord = call reassoc float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float 1.0, <4 x float> %input) ; unordered reduction
14017       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %input) ; ordered reduction
14019 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
14020 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14022 Syntax:
14023 """""""
14027       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.v4i32(<4 x i32> %a)
14029 Overview:
14030 """""""""
14032 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
14033 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
14034 the element-type of the vector input.
14036 Arguments:
14037 """"""""""
14038 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14040 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
14041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14043 Syntax:
14044 """""""
14048       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.v4i32(<4 x i32> %a)
14050 Overview:
14051 """""""""
14053 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
14054 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
14055 element-type of the vector input.
14057 Arguments:
14058 """"""""""
14059 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14061 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
14062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14064 Syntax:
14065 """""""
14069       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.v4i32(<4 x i32> %a)
14071 Overview:
14072 """""""""
14074 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
14075 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
14076 the element-type of the vector input.
14078 Arguments:
14079 """"""""""
14080 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14082 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
14083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14085 Syntax:
14086 """""""
14090       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.v4i32(<4 x i32> %a)
14092 Overview:
14093 """""""""
14095 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
14096 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14097 matches the element-type of the vector input.
14099 Arguments:
14100 """"""""""
14101 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14103 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
14104 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14106 Syntax:
14107 """""""
14111       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.v4i32(<4 x i32> %a)
14113 Overview:
14114 """""""""
14116 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
14117 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14118 matches the element-type of the vector input.
14120 Arguments:
14121 """"""""""
14122 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14124 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
14125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14127 Syntax:
14128 """""""
14132       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.v4i32(<4 x i32> %a)
14134 Overview:
14135 """""""""
14137 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
14138 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
14139 return type matches the element-type of the vector input.
14141 Arguments:
14142 """"""""""
14143 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14145 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
14146 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14148 Syntax:
14149 """""""
14153       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.v4i32(<4 x i32> %a)
14155 Overview:
14156 """""""""
14158 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
14159 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
14160 return type matches the element-type of the vector input.
14162 Arguments:
14163 """"""""""
14164 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14166 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
14167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14169 Syntax:
14170 """""""
14174       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.v4f32(<4 x float> %a)
14175       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.v2f64(<2 x double> %a)
14177 Overview:
14178 """""""""
14180 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating-point
14181 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14182 matches the element-type of the vector input.
14184 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
14185 assume that NaNs are not present in the input vector.
14187 Arguments:
14188 """"""""""
14189 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
14191 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
14192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14194 Syntax:
14195 """""""
14199       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.v4f32(<4 x float> %a)
14200       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.v2f64(<2 x double> %a)
14202 Overview:
14203 """""""""
14205 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating-point
14206 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14207 matches the element-type of the vector input.
14209 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
14210 assume that NaNs are not present in the input vector.
14212 Arguments:
14213 """"""""""
14214 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
14216 Half Precision Floating-Point Intrinsics
14217 ----------------------------------------
14219 For most target platforms, half precision floating-point is a
14220 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
14221 but does not support computation in the format.
14223 This means that code must first load the half-precision floating-point
14224 value as an i16, then convert it to float with
14225 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
14226 then be performed on the float value (including extending to double
14227 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
14228 if needed, then converted to i16 with
14229 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
14230 i16 value.
14232 .. _int_convert_to_fp16:
14234 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
14235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14237 Syntax:
14238 """""""
14242       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
14243       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
14245 Overview:
14246 """""""""
14248 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
14249 conventional floating-point type to half precision floating-point format.
14251 Arguments:
14252 """"""""""
14254 The intrinsic function contains single argument - the value to be
14255 converted.
14257 Semantics:
14258 """"""""""
14260 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
14261 conventional floating-point format to half precision floating-point format. The
14262 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
14264 Examples:
14265 """""""""
14267 .. code-block:: llvm
14269       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
14270       store i16 %res, i16* @x, align 2
14272 .. _int_convert_from_fp16:
14274 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
14275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14277 Syntax:
14278 """""""
14282       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
14283       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
14285 Overview:
14286 """""""""
14288 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
14289 conversion from half precision floating-point format to single precision
14290 floating-point format.
14292 Arguments:
14293 """"""""""
14295 The intrinsic function contains single argument - the value to be
14296 converted.
14298 Semantics:
14299 """"""""""
14301 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
14302 conversion from half single precision floating-point format to single
14303 precision floating-point format. The input half-float value is
14304 represented by an ``i16`` value.
14306 Examples:
14307 """""""""
14309 .. code-block:: llvm
14311       %a = load i16, i16* @x, align 2
14312       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
14314 .. _dbg_intrinsics:
14316 Debugger Intrinsics
14317 -------------------
14319 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
14320 prefix), are described in the `LLVM Source Level
14321 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
14322 document.
14324 Exception Handling Intrinsics
14325 -----------------------------
14327 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
14328 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
14329 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
14331 .. _int_trampoline:
14333 Trampoline Intrinsics
14334 ---------------------
14336 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
14337 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
14338 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
14339 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
14340 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
14341 stack, which also contains code to splice the nest value into the
14342 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
14343 extension.
14345 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
14346 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
14347 It can be created as follows:
14349 .. code-block:: llvm
14351       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
14352       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
14353       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
14354       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
14355       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
14357 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
14358 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
14360 .. _int_it:
14362 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
14363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14365 Syntax:
14366 """""""
14370       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
14372 Overview:
14373 """""""""
14375 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
14376 turning it into a trampoline.
14378 Arguments:
14379 """"""""""
14381 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
14382 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
14383 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
14384 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
14385 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
14386 front-end that generates this intrinsic needs to have some
14387 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
14388 bitcast to an ``i8*``.
14390 Semantics:
14391 """"""""""
14393 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
14394 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
14395 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
14396 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
14397 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
14398 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
14399 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
14400 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
14401 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
14402 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
14403 modified, then the effect of any later call to the returned function
14404 pointer is undefined.
14406 .. _int_at:
14408 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
14409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14411 Syntax:
14412 """""""
14416       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
14418 Overview:
14419 """""""""
14421 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
14422 a trampoline (passed as ``tramp``).
14424 Arguments:
14425 """"""""""
14427 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
14428 code filled in by a previous call to
14429 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
14431 Semantics:
14432 """"""""""
14434 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
14435 different than the address where the trampoline is actually stored. This
14436 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
14437 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
14438 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
14440 .. _int_mload_mstore:
14442 Masked Vector Load and Store Intrinsics
14443 ---------------------------------------
14445 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.
14447 .. _int_mload:
14449 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
14450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14452 Syntax:
14453 """""""
14454 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
14458       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14459       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
14460       ;; The data is a vector of pointers to double
14461       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
14462       ;; The data is a vector of function pointers
14463       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>)
14465 Overview:
14466 """""""""
14468 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.
14471 Arguments:
14472 """"""""""
14474 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.
14477 Semantics:
14478 """"""""""
14480 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.
14481 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.
14486        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
14488        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
14489        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
14490        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
14492 .. _int_mstore:
14494 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
14495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14497 Syntax:
14498 """""""
14499 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
14503        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
14504        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
14505        ;; The data is a vector of pointers to double
14506        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
14507        ;; The data is a vector of function pointers
14508        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
14510 Overview:
14511 """""""""
14513 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.
14515 Arguments:
14516 """"""""""
14518 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.
14521 Semantics:
14522 """"""""""
14524 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.
14525 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.
14529        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
14531        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
14532        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
14533        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
14534        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
14537 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
14538 -------------------------------------------
14540 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.
14542 .. _int_mgather:
14544 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
14545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14547 Syntax:
14548 """""""
14549 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.
14553       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14554       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>)
14555       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
14557 Overview:
14558 """""""""
14560 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.
14563 Arguments:
14564 """"""""""
14566 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.
14569 Semantics:
14570 """"""""""
14572 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.
14573 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.
14578        %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)
14580        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
14581        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
14582        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
14583        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
14584        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
14586        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
14587        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
14588        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
14589        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
14591        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
14592        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
14593        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
14594        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
14596 .. _int_mscatter:
14598 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
14599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14601 Syntax:
14602 """""""
14603 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.
14607        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
14608        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
14609        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
14611 Overview:
14612 """""""""
14614 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.
14616 Arguments:
14617 """"""""""
14619 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.
14622 Semantics:
14623 """"""""""
14625 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.
14629        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
14630        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
14632        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
14633        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
14634        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
14635        ..
14636        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
14637        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
14638        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
14639        ..
14640        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
14641        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
14642        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
14643        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
14644        ..
14645        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
14648 Masked Vector Expanding Load and Compressing Store Intrinsics
14649 -------------------------------------------------------------
14651 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>`.
14653 .. _int_expandload:
14655 '``llvm.masked.expandload.*``' Intrinsics
14656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14658 Syntax:
14659 """""""
14660 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.
14664       declare <16 x float>  @llvm.masked.expandload.v16f32 (float* <ptr>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14665       declare <2 x i64>     @llvm.masked.expandload.v2i64 (i64* <ptr>, <2 x i1>  <mask>, <2 x i64> <passthru>)
14667 Overview:
14668 """""""""
14670 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.
14673 Arguments:
14674 """"""""""
14676 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.
14678 Semantics:
14679 """"""""""
14681 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:
14683 .. code-block:: c
14685     // In this loop we load from B and spread the elements into array A.
14686     double *A, B; int *C;
14687     for (int i = 0; i < size; ++i) {
14688       if (C[i] != 0)
14689         A[i] = B[j++];
14690     }
14693 .. code-block:: llvm
14695     ; Load several elements from array B and expand them in a vector.
14696     ; The number of loaded elements is equal to the number of '1' elements in the Mask.
14697     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.expandload.v8f64(double* %Bptr, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
14698     ; Store the result in A
14699     call void @llvm.masked.store.v8f64.p0v8f64(<8 x double> %Tmp, <8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask)
14701     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
14702     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
14703     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
14704     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
14705     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
14708 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of conditional scalar load operations and shuffles.
14709 If all mask elements are '1', the intrinsic behavior is equivalent to the regular unmasked vector load.
14711 .. _int_compressstore:
14713 '``llvm.masked.compressstore.*``' Intrinsics
14714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14716 Syntax:
14717 """""""
14718 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.
14722       declare void @llvm.masked.compressstore.v8i32  (<8  x i32>   <value>, i32*   <ptr>, <8  x i1> <mask>)
14723       declare void @llvm.masked.compressstore.v16f32 (<16 x float> <value>, float* <ptr>, <16 x i1> <mask>)
14725 Overview:
14726 """""""""
14728 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.
14730 Arguments:
14731 """"""""""
14733 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.
14736 Semantics:
14737 """"""""""
14739 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:
14741 .. code-block:: c
14743     // In this loop we load elements from A and store them consecutively in B
14744     double *A, B; int *C;
14745     for (int i = 0; i < size; ++i) {
14746       if (C[i] != 0)
14747         B[j++] = A[i]
14748     }
14751 .. code-block:: llvm
14753     ; Load elements from A.
14754     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.load.v8f64.p0v8f64(<8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
14755     ; Store all selected elements consecutively in array B
14756     call <void> @llvm.masked.compressstore.v8f64(<8 x double> %Tmp, double* %Bptr, <8 x i1> %Mask)
14758     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
14759     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
14760     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
14761     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
14762     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
14765 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
14768 Memory Use Markers
14769 ------------------
14771 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
14772 memory objects and ranges where variables are immutable.
14774 .. _int_lifestart:
14776 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
14777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14779 Syntax:
14780 """""""
14784       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14786 Overview:
14787 """""""""
14789 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
14790 object's lifetime.
14792 Arguments:
14793 """"""""""
14795 The first argument is a constant integer representing the size of the
14796 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14797 to the object.
14799 Semantics:
14800 """"""""""
14802 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
14803 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
14804 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
14805 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
14807 .. _int_lifeend:
14809 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
14810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14812 Syntax:
14813 """""""
14817       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14819 Overview:
14820 """""""""
14822 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
14823 object's lifetime.
14825 Arguments:
14826 """"""""""
14828 The first argument is a constant integer representing the size of the
14829 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14830 to the object.
14832 Semantics:
14833 """"""""""
14835 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
14836 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
14837 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
14838 object following this intrinsic may be removed as dead.
14840 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
14841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14843 Syntax:
14844 """""""
14845 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
14849       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14851 Overview:
14852 """""""""
14854 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
14855 a memory object will not change.
14857 Arguments:
14858 """"""""""
14860 The first argument is a constant integer representing the size of the
14861 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
14862 to the object.
14864 Semantics:
14865 """"""""""
14867 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
14868 the return value, the referenced memory location is constant and
14869 unchanging.
14871 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
14872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14874 Syntax:
14875 """""""
14876 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
14880       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
14882 Overview:
14883 """""""""
14885 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
14886 memory object are mutable.
14888 Arguments:
14889 """"""""""
14891 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
14892 The second argument is a constant integer representing the size of the
14893 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
14894 pointer to the object.
14896 Semantics:
14897 """"""""""
14899 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
14901 '``llvm.launder.invariant.group``' Intrinsic
14902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14904 Syntax:
14905 """""""
14906 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
14907 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
14908 argument.
14912       declare i8* @llvm.launder.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
14914 Overview:
14915 """""""""
14917 The '``llvm.launder.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
14918 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new
14919 pointer value that carries fresh invariant group information. It is an
14920 experimental intrinsic, which means that its semantics might change in the
14921 future.
14924 Arguments:
14925 """"""""""
14927 The ``llvm.launder.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
14928 to the memory.
14930 Semantics:
14931 """"""""""
14933 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
14934 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
14935 It does not read any accessible memory and the execution can be speculated.
14937 '``llvm.strip.invariant.group``' Intrinsic
14938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14940 Syntax:
14941 """""""
14942 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
14943 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
14944 argument.
14948       declare i8* @llvm.strip.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
14950 Overview:
14951 """""""""
14953 The '``llvm.strip.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
14954 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new pointer
14955 value that does not carry the invariant information. It is an experimental
14956 intrinsic, which means that its semantics might change in the future.
14959 Arguments:
14960 """"""""""
14962 The ``llvm.strip.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
14963 to the memory.
14965 Semantics:
14966 """"""""""
14968 Returns another pointer that aliases its argument but which has no associated
14969 ``invariant.group`` metadata.
14970 It does not read any memory and can be speculated.
14974 .. _constrainedfp:
14976 Constrained Floating-Point Intrinsics
14977 -------------------------------------
14979 These intrinsics are used to provide special handling of floating-point
14980 operations when specific rounding mode or floating-point exception behavior is
14981 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
14982 round-to-nearest and that floating-point exceptions will not be monitored.
14983 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
14984 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
14985 optimize FP code when the default behavior is used.
14987 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating-point operation.  The
14988 first two arguments and the return value are the same as the corresponding FP
14989 operation.
14991 The third argument is a metadata argument specifying the rounding mode to be
14992 assumed. This argument must be one of the following strings:
14996       "round.dynamic"
14997       "round.tonearest"
14998       "round.downward"
14999       "round.upward"
15000       "round.towardzero"
15002 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
15003 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
15004 depend on rounding mode may be performed in this case.
15006 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
15007 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
15008 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
15009 with the specified rounding mode.
15011 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
15012 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
15013 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
15014 transformation is legal for all other rounding modes.
15016 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
15017 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
15018 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
15019 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
15020 runtime results in undefined behavior.
15022 The fourth argument to the constrained floating-point intrinsics specifies the
15023 required exception behavior.  This argument must be one of the following
15024 strings:
15028       "fpexcept.ignore"
15029       "fpexcept.maytrap"
15030       "fpexcept.strict"
15032 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
15033 exception status flags will not be read and that floating-point exceptions will
15034 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
15035 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
15036 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
15037 other possible values of this argument.
15039 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
15040 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
15041 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
15042 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
15043 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
15044 folding.
15046 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
15047 strictly preserve the floating-point exception semantics of the original code.
15048 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
15049 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
15050 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
15051 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
15052 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
15053 unmasks FP exceptions.
15055 The number and order of floating-point exceptions is NOT guaranteed.  For
15056 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
15057 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
15058 time.
15061 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
15062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15064 Syntax:
15065 """""""
15069       declare <type>
15070       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
15071                                           metadata <rounding mode>,
15072                                           metadata <exception behavior>)
15074 Overview:
15075 """""""""
15077 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
15078 two operands.
15081 Arguments:
15082 """"""""""
15084 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
15085 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15086 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15088 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15089 behavior as described above.
15091 Semantics:
15092 """"""""""
15094 The value produced is the floating-point sum of the two value operands and has
15095 the same type as the operands.
15098 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
15099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15101 Syntax:
15102 """""""
15106       declare <type>
15107       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
15108                                           metadata <rounding mode>,
15109                                           metadata <exception behavior>)
15111 Overview:
15112 """""""""
15114 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
15115 of its two operands.
15118 Arguments:
15119 """"""""""
15121 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
15122 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15123 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15125 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15126 behavior as described above.
15128 Semantics:
15129 """"""""""
15131 The value produced is the floating-point difference of the two value operands
15132 and has the same type as the operands.
15135 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
15136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15138 Syntax:
15139 """""""
15143       declare <type>
15144       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
15145                                           metadata <rounding mode>,
15146                                           metadata <exception behavior>)
15148 Overview:
15149 """""""""
15151 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
15152 its two operands.
15155 Arguments:
15156 """"""""""
15158 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
15159 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15160 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15162 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15163 behavior as described above.
15165 Semantics:
15166 """"""""""
15168 The value produced is the floating-point product of the two value operands and
15169 has the same type as the operands.
15172 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
15173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15175 Syntax:
15176 """""""
15180       declare <type>
15181       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
15182                                           metadata <rounding mode>,
15183                                           metadata <exception behavior>)
15185 Overview:
15186 """""""""
15188 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
15189 its two operands.
15192 Arguments:
15193 """"""""""
15195 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
15196 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15197 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15199 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15200 behavior as described above.
15202 Semantics:
15203 """"""""""
15205 The value produced is the floating-point quotient of the two value operands and
15206 has the same type as the operands.
15209 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
15210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15212 Syntax:
15213 """""""
15217       declare <type>
15218       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
15219                                           metadata <rounding mode>,
15220                                           metadata <exception behavior>)
15222 Overview:
15223 """""""""
15225 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
15226 from the division of its two operands.
15229 Arguments:
15230 """"""""""
15232 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
15233 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15234 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15236 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15237 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
15238 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
15239 consistency with the other constrained floating-point intrinsics.
15241 Semantics:
15242 """"""""""
15244 The value produced is the floating-point remainder from the division of the two
15245 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
15246 same sign as the dividend.
15248 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
15249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15251 Syntax:
15252 """""""
15256       declare <type>
15257       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
15258                                           metadata <rounding mode>,
15259                                           metadata <exception behavior>)
15261 Overview:
15262 """""""""
15264 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
15265 fused-multiply-add operation on its operands.
15267 Arguments:
15268 """"""""""
15270 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
15271 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector
15272 <t_vector>` of floating-point values. All arguments must have identical types.
15274 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
15275 as described above.
15277 Semantics:
15278 """"""""""
15280 The result produced is the product of the first two operands added to the third
15281 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
15282 precision.
15284 '``llvm.experimental.constrained.fptoui``' Intrinsic
15285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15287 Syntax:
15288 """""""
15292       declare <ty2>
15293       @llvm.experimental.constrained.fptoui(<type> <value>,
15294                                           metadata <exception behavior>)
15296 Overview:
15297 """""""""
15299 The '``llvm.experimental.constrained.fptoui``' intrinsic converts a 
15300 floating-point ``value`` to its unsigned integer equivalent of type ``ty2``.
15302 Arguments:
15303 """"""""""
15305 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fptoui``'
15306 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15307 <t_vector>` of floating point values.
15309 The second argument specifies the exception behavior as described above.
15311 Semantics:
15312 """"""""""
15314 The result produced is an unsigned integer converted from the floating
15315 point operand. The value is truncated, so it is rounded towards zero.
15317 '``llvm.experimental.constrained.fptosi``' Intrinsic
15318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15320 Syntax:
15321 """""""
15325       declare <ty2>
15326       @llvm.experimental.constrained.fptosi(<type> <value>,
15327                                           metadata <exception behavior>)
15329 Overview:
15330 """""""""
15332 The '``llvm.experimental.constrained.fptosi``' intrinsic converts 
15333 :ref:`floating-point <t_floating>` ``value`` to type ``ty2``.
15335 Arguments:
15336 """"""""""
15338 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fptosi``'
15339 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15340 <t_vector>` of floating point values. 
15342 The second argument specifies the exception behavior as described above.
15344 Semantics:
15345 """"""""""
15347 The result produced is a signed integer converted from the floating
15348 point operand. The value is truncated, so it is rounded towards zero.
15350 '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``' Intrinsic
15351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15353 Syntax:
15354 """""""
15358       declare <ty2>
15359       @llvm.experimental.constrained.fptrunc(<type> <value>,
15360                                           metadata <rounding mode>,
15361                                           metadata <exception behavior>)
15363 Overview:
15364 """""""""
15366 The '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``' intrinsic truncates ``value``
15367 to type ``ty2``.
15369 Arguments:
15370 """"""""""
15372 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``'
15373 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15374 <t_vector>` of floating point values. This argument must be larger in size
15375 than the result.
15377 The second and third arguments specify the rounding mode and exception 
15378 behavior as described above.
15380 Semantics:
15381 """"""""""
15383 The result produced is a floating point value truncated to be smaller in size
15384 than the operand.
15386 '``llvm.experimental.constrained.fpext``' Intrinsic
15387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15389 Syntax:
15390 """""""
15394       declare <ty2>
15395       @llvm.experimental.constrained.fpext(<type> <value>,
15396                                           metadata <exception behavior>)
15398 Overview:
15399 """""""""
15401 The '``llvm.experimental.constrained.fpext``' intrinsic extends a 
15402 floating-point ``value`` to a larger floating-point value.
15404 Arguments:
15405 """"""""""
15407 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fpext``'
15408 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15409 <t_vector>` of floating point values. This argument must be smaller in size
15410 than the result.
15412 The second argument specifies the exception behavior as described above.
15414 Semantics:
15415 """"""""""
15417 The result produced is a floating point value extended to be larger in size
15418 than the operand. All restrictions that apply to the fpext instruction also
15419 apply to this intrinsic.
15421 Constrained libm-equivalent Intrinsics
15422 --------------------------------------
15424 In addition to the basic floating-point operations for which constrained
15425 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
15426 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
15427 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
15428 rounding mode and exception behavior to be controlled.
15430 As with the basic constrained floating-point intrinsics, the rounding mode
15431 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
15432 They do not change the runtime floating-point environment.
15435 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
15436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15438 Syntax:
15439 """""""
15443       declare <type>
15444       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
15445                                           metadata <rounding mode>,
15446                                           metadata <exception behavior>)
15448 Overview:
15449 """""""""
15451 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
15452 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
15453 functions would, but without setting ``errno``.
15455 Arguments:
15456 """"""""""
15458 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
15459 type.
15461 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15462 behavior as described above.
15464 Semantics:
15465 """"""""""
15467 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
15468 If the value is less than negative zero, a floating-point exception occurs
15469 and the return value is architecture specific.
15472 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
15473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15475 Syntax:
15476 """""""
15480       declare <type>
15481       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
15482                                          metadata <rounding mode>,
15483                                          metadata <exception behavior>)
15485 Overview:
15486 """""""""
15488 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
15489 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
15491 Arguments:
15492 """"""""""
15494 The first two arguments and the return value are floating-point numbers of the
15495 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
15496 should be raised.
15498 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15499 behavior as described above.
15501 Semantics:
15502 """"""""""
15504 This function returns the first value raised to the second power,
15505 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
15506 handles error conditions in the same way.
15509 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
15510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15512 Syntax:
15513 """""""
15517       declare <type>
15518       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
15519                                           metadata <rounding mode>,
15520                                           metadata <exception behavior>)
15522 Overview:
15523 """""""""
15525 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
15526 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
15527 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of
15528 floating-point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
15531 Arguments:
15532 """"""""""
15534 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15535 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
15536 which the first argument should be raised.
15538 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15539 behavior as described above.
15541 Semantics:
15542 """"""""""
15544 This function returns the first value raised to the second power with an
15545 unspecified sequence of rounding operations.
15548 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
15549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15551 Syntax:
15552 """""""
15556       declare <type>
15557       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
15558                                          metadata <rounding mode>,
15559                                          metadata <exception behavior>)
15561 Overview:
15562 """""""""
15564 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
15565 first operand.
15567 Arguments:
15568 """"""""""
15570 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
15571 type.
15573 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15574 behavior as described above.
15576 Semantics:
15577 """"""""""
15579 This function returns the sine of the specified operand, returning the
15580 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
15581 conditions in the same way.
15584 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
15585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15587 Syntax:
15588 """""""
15592       declare <type>
15593       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
15594                                          metadata <rounding mode>,
15595                                          metadata <exception behavior>)
15597 Overview:
15598 """""""""
15600 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
15601 first operand.
15603 Arguments:
15604 """"""""""
15606 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
15607 type.
15609 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15610 behavior as described above.
15612 Semantics:
15613 """"""""""
15615 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
15616 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
15617 conditions in the same way.
15620 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
15621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15623 Syntax:
15624 """""""
15628       declare <type>
15629       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
15630                                          metadata <rounding mode>,
15631                                          metadata <exception behavior>)
15633 Overview:
15634 """""""""
15636 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
15637 exponential of the specified value.
15639 Arguments:
15640 """"""""""
15642 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15643 type.
15645 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15646 behavior as described above.
15648 Semantics:
15649 """"""""""
15651 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
15652 would, and handles error conditions in the same way.
15655 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
15656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15658 Syntax:
15659 """""""
15663       declare <type>
15664       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
15665                                           metadata <rounding mode>,
15666                                           metadata <exception behavior>)
15668 Overview:
15669 """""""""
15671 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
15672 exponential of the specified value.
15675 Arguments:
15676 """"""""""
15678 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15679 type.
15681 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15682 behavior as described above.
15684 Semantics:
15685 """"""""""
15687 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
15688 would, and handles error conditions in the same way.
15691 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
15692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15694 Syntax:
15695 """""""
15699       declare <type>
15700       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
15701                                          metadata <rounding mode>,
15702                                          metadata <exception behavior>)
15704 Overview:
15705 """""""""
15707 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
15708 logarithm of the specified value.
15710 Arguments:
15711 """"""""""
15713 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15714 type.
15716 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15717 behavior as described above.
15720 Semantics:
15721 """"""""""
15723 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
15724 would, and handles error conditions in the same way.
15727 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
15728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15730 Syntax:
15731 """""""
15735       declare <type>
15736       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
15737                                            metadata <rounding mode>,
15738                                            metadata <exception behavior>)
15740 Overview:
15741 """""""""
15743 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
15744 logarithm of the specified value.
15746 Arguments:
15747 """"""""""
15749 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15750 type.
15752 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15753 behavior as described above.
15755 Semantics:
15756 """"""""""
15758 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
15759 would, and handles error conditions in the same way.
15762 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
15763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15765 Syntax:
15766 """""""
15770       declare <type>
15771       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
15772                                           metadata <rounding mode>,
15773                                           metadata <exception behavior>)
15775 Overview:
15776 """""""""
15778 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
15779 logarithm of the specified value.
15781 Arguments:
15782 """"""""""
15784 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15785 type.
15787 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15788 behavior as described above.
15790 Semantics:
15791 """"""""""
15793 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
15794 would, and handles error conditions in the same way.
15797 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
15798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15800 Syntax:
15801 """""""
15805       declare <type>
15806       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
15807                                           metadata <rounding mode>,
15808                                           metadata <exception behavior>)
15810 Overview:
15811 """""""""
15813 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
15814 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating-point
15815 exception if the operand is not an integer.
15817 Arguments:
15818 """"""""""
15820 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15821 type.
15823 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15824 behavior as described above.
15826 Semantics:
15827 """"""""""
15829 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
15830 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
15831 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
15832 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
15833 mode argument is only intended as information to the compiler.
15836 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
15837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15839 Syntax:
15840 """""""
15844       declare <type>
15845       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
15846                                                metadata <rounding mode>,
15847                                                metadata <exception behavior>)
15849 Overview:
15850 """""""""
15852 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
15853 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact
15854 floating-point exception if the operand is not an integer.
15857 Arguments:
15858 """"""""""
15860 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15861 type.
15863 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15864 behavior as described above.
15866 Semantics:
15867 """"""""""
15869 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
15870 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
15871 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
15872 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
15873 mode argument is only intended as information to the compiler.
15876 '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' Intrinsic
15877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15879 Syntax:
15880 """""""
15884       declare <type>
15885       @llvm.experimental.constrained.maxnum(<type> <op1>, <type> <op2>
15886                                             metadata <rounding mode>,
15887                                             metadata <exception behavior>)
15889 Overview:
15890 """""""""
15892 The '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' intrinsic returns the maximum
15893 of the two arguments.
15895 Arguments:
15896 """"""""""
15898 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
15899 of the same type.
15901 The third and forth arguments specify the rounding mode and exception
15902 behavior as described above.
15904 Semantics:
15905 """"""""""
15907 This function follows the IEEE-754 semantics for maxNum. The rounding mode is
15908 described, not determined, by the rounding mode argument. The actual rounding
15909 mode is determined by the runtime floating-point environment. The rounding
15910 mode argument is only intended as information to the compiler.
15913 '``llvm.experimental.constrained.minnum``' Intrinsic
15914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15916 Syntax:
15917 """""""
15921       declare <type>
15922       @llvm.experimental.constrained.minnum(<type> <op1>, <type> <op2>
15923                                             metadata <rounding mode>,
15924                                             metadata <exception behavior>)
15926 Overview:
15927 """""""""
15929 The '``llvm.experimental.constrained.minnum``' intrinsic returns the minimum
15930 of the two arguments.
15932 Arguments:
15933 """"""""""
15935 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
15936 of the same type.
15938 The third and forth arguments specify the rounding mode and exception
15939 behavior as described above.
15941 Semantics:
15942 """"""""""
15944 This function follows the IEEE-754 semantics for minNum. The rounding mode is
15945 described, not determined, by the rounding mode argument. The actual rounding
15946 mode is determined by the runtime floating-point environment. The rounding
15947 mode argument is only intended as information to the compiler.
15950 '``llvm.experimental.constrained.ceil``' Intrinsic
15951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15953 Syntax:
15954 """""""
15958       declare <type>
15959       @llvm.experimental.constrained.ceil(<type> <op1>,
15960                                           metadata <rounding mode>,
15961                                           metadata <exception behavior>)
15963 Overview:
15964 """""""""
15966 The '``llvm.experimental.constrained.ceil``' intrinsic returns the ceiling of the
15967 first operand.
15969 Arguments:
15970 """"""""""
15972 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
15973 type.
15975 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15976 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
15977 intrinsic.
15979 Semantics:
15980 """"""""""
15982 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
15983 would and handles error conditions in the same way.
15986 '``llvm.experimental.constrained.floor``' Intrinsic
15987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15989 Syntax:
15990 """""""
15994       declare <type>
15995       @llvm.experimental.constrained.floor(<type> <op1>,
15996                                            metadata <rounding mode>,
15997                                            metadata <exception behavior>)
15999 Overview:
16000 """""""""
16002 The '``llvm.experimental.constrained.floor``' intrinsic returns the floor of the
16003 first operand.
16005 Arguments:
16006 """"""""""
16008 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16009 type.
16011 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16012 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
16013 intrinsic.
16015 Semantics:
16016 """"""""""
16018 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
16019 would and handles error conditions in the same way.
16022 '``llvm.experimental.constrained.round``' Intrinsic
16023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16025 Syntax:
16026 """""""
16030       declare <type>
16031       @llvm.experimental.constrained.round(<type> <op1>,
16032                                            metadata <rounding mode>,
16033                                            metadata <exception behavior>)
16035 Overview:
16036 """""""""
16038 The '``llvm.experimental.constrained.round``' intrinsic returns the first
16039 operand rounded to the nearest integer.
16041 Arguments:
16042 """"""""""
16044 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16045 type.
16047 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16048 behavior as described above. The rounding mode is currently unused for this
16049 intrinsic.
16051 Semantics:
16052 """"""""""
16054 This function returns the same values as the libm ``round`` functions
16055 would and handles error conditions in the same way.
16058 '``llvm.experimental.constrained.trunc``' Intrinsic
16059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16061 Syntax:
16062 """""""
16066       declare <type>
16067       @llvm.experimental.constrained.trunc(<type> <op1>,
16068                                            metadata <truncing mode>,
16069                                            metadata <exception behavior>)
16071 Overview:
16072 """""""""
16074 The '``llvm.experimental.constrained.trunc``' intrinsic returns the first
16075 operand rounded to the nearest integer not larger in magnitude than the
16076 operand.
16078 Arguments:
16079 """"""""""
16081 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16082 type.
16084 The second and third arguments specify the truncing mode and exception
16085 behavior as described above. The truncing mode is currently unused for this
16086 intrinsic.
16088 Semantics:
16089 """"""""""
16091 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
16092 would and handles error conditions in the same way.
16095 General Intrinsics
16096 ------------------
16098 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
16099 purpose.
16101 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
16102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16104 Syntax:
16105 """""""
16109       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16111 Overview:
16112 """""""""
16114 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
16116 Arguments:
16117 """"""""""
16119 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
16120 global string, the third is a pointer to a global string which is the
16121 source file name, and the last argument is the line number.
16123 Semantics:
16124 """"""""""
16126 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
16127 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
16128 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
16129 ignored by code generation and optimization.
16131 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
16132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16134 Syntax:
16135 """""""
16137 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
16138 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
16139 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
16140 '``0``'.
16144       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16145       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16146       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16147       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16148       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16150 Overview:
16151 """""""""
16153 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
16155 Arguments:
16156 """"""""""
16158 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
16159 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
16160 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
16161 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
16163 Semantics:
16164 """"""""""
16166 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
16167 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
16168 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
16169 generation and optimization.
16171 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
16172 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16174 Syntax:
16175 """""""
16177 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
16178 any integer bit width.
16182       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16183       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16184       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16185       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16186       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16188 Overview:
16189 """""""""
16191 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
16193 Arguments:
16194 """"""""""
16196 The first argument is an integer value (result of some expression), the
16197 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
16198 global string which is the source file name, and the last argument is
16199 the line number. It returns the value of the first argument.
16201 Semantics:
16202 """"""""""
16204 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
16205 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
16206 optimizations that want to look for these annotations. These have no
16207 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
16209 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
16210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16212 Syntax:
16213 """""""
16215 This annotation emits a label at its program point and an associated
16216 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
16217 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
16218 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
16219 considered expensive.
16223       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
16225 Arguments:
16226 """"""""""
16228 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
16230 '``llvm.trap``' Intrinsic
16231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16233 Syntax:
16234 """""""
16238       declare void @llvm.trap() cold noreturn nounwind
16240 Overview:
16241 """""""""
16243 The '``llvm.trap``' intrinsic.
16245 Arguments:
16246 """"""""""
16248 None.
16250 Semantics:
16251 """"""""""
16253 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
16254 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
16255 lowered to a call of the ``abort()`` function.
16257 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
16258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16260 Syntax:
16261 """""""
16265       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
16267 Overview:
16268 """""""""
16270 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
16272 Arguments:
16273 """"""""""
16275 None.
16277 Semantics:
16278 """"""""""
16280 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
16281 execution trap with the intention of requesting the attention of a
16282 debugger.
16284 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
16285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16287 Syntax:
16288 """""""
16292       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
16294 Overview:
16295 """""""""
16297 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
16298 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
16299 is placed on the stack before local variables.
16301 Arguments:
16302 """"""""""
16304 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
16305 The first argument is the value loaded from the stack guard
16306 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
16307 enough space to hold the value of the guard.
16309 Semantics:
16310 """"""""""
16312 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
16313 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
16314 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
16315 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
16316 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
16317 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
16318 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
16320 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
16321 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16323 Syntax:
16324 """""""
16328       declare i8* @llvm.stackguard()
16330 Overview:
16331 """""""""
16333 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
16335 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
16336 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
16337 Protector in FastISel.
16339 Arguments:
16340 """"""""""
16342 None.
16344 Semantics:
16345 """"""""""
16347 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
16348 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
16349 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
16351 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
16352 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
16353 in the future.
16355 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
16356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16358 Syntax:
16359 """""""
16363       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>, i1 <dynamic>)
16364       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>, i1 <dynamic>)
16366 Overview:
16367 """""""""
16369 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to the
16370 optimizer to determine whether a) an operation (like memcpy) will overflow a
16371 buffer that corresponds to an object, or b) that a runtime check for overflow
16372 isn't necessary. An object in this context means an allocation of a specific
16373 class, structure, array, or other object.
16375 Arguments:
16376 """"""""""
16378 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes four arguments. The first argument is a
16379 pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
16380 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size is
16381 unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when ``null``
16382 in address space 0 is used as its pointer argument. If it's ``false``,
16383 ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given ``null``. Otherwise, if
16384 the ``null`` is in a non-zero address space or if ``true`` is given for the
16385 third argument of ``llvm.objectsize``, we assume its size is unknown. The fourth
16386 argument to ``llvm.objectsize`` determines if the value should be evaluated at
16387 runtime.
16389 The second, third, and fourth arguments only accept constants.
16391 Semantics:
16392 """"""""""
16394 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a value representing the size of
16395 the object concerned. If the size cannot be determined, ``llvm.objectsize``
16396 returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending on the ``min`` argument).
16398 '``llvm.expect``' Intrinsic
16399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16401 Syntax:
16402 """""""
16404 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
16405 integer bit width.
16409       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
16410       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
16411       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
16413 Overview:
16414 """""""""
16416 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
16417 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
16419 Arguments:
16420 """"""""""
16422 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
16423 a value. The second argument is an expected value.
16425 Semantics:
16426 """"""""""
16428 This intrinsic is lowered to the ``val``.
16430 .. _int_assume:
16432 '``llvm.assume``' Intrinsic
16433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16435 Syntax:
16436 """""""
16440       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
16442 Overview:
16443 """""""""
16445 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
16446 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
16447 of the code.
16449 Arguments:
16450 """"""""""
16452 The condition which the optimizer may assume is always true.
16454 Semantics:
16455 """"""""""
16457 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
16458 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
16459 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
16460 provided condition are not used for code generation. If the condition is
16461 violated during execution, the behavior is undefined.
16463 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
16464 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
16465 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
16466 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
16467 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
16468 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
16469 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
16470 optimizer.
16472 .. _int_ssa_copy:
16474 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
16475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16477 Syntax:
16478 """""""
16482       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
16484 Arguments:
16485 """"""""""
16487 The first argument is an operand which is used as the returned value.
16489 Overview:
16490 """"""""""
16492 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
16493 operations by copying them and giving them new names.  For example,
16494 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
16495 attach various forms of information to operands that dominate specific
16496 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
16497 renaming forms that require value splits at certain points.
16499 .. _type.test:
16501 '``llvm.type.test``' Intrinsic
16502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16504 Syntax:
16505 """""""
16509       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
16512 Arguments:
16513 """"""""""
16515 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
16516 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
16518 Overview:
16519 """""""""
16521 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
16522 with the given type identifier.
16524 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
16525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16527 Syntax:
16528 """""""
16532       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
16535 Arguments:
16536 """"""""""
16538 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
16539 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
16540 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
16541 <TypeMetadata>`.
16543 Overview:
16544 """""""""
16546 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
16547 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
16548 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
16549 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
16550 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
16551 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
16552 constraint.
16554 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
16555 function returns true as the second element of its return value. (Note that
16556 the function may also return true if the given pointer is not associated
16557 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
16558 element is true, the following rules apply to the first element:
16560 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
16561   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
16562   pointer.
16564 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
16565   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
16567   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
16568      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
16569      metadata.
16571   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
16572      returns an unspecified value without causing side effects.
16574 If the function's return value's second element is false, the value of the
16575 first element is undefined.
16578 '``llvm.donothing``' Intrinsic
16579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16581 Syntax:
16582 """""""
16586       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
16588 Overview:
16589 """""""""
16591 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
16592 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
16593 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
16594 instruction.
16596 Arguments:
16597 """"""""""
16599 None.
16601 Semantics:
16602 """"""""""
16604 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
16605 by codegen.
16607 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
16608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16610 Syntax:
16611 """""""
16615       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
16617 Overview:
16618 """""""""
16620 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
16621 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
16622 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
16623 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
16624 slower) version.
16626 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
16627 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
16628 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
16629 used to represent the slow paths of specialized functions.
16632 Arguments:
16633 """"""""""
16635 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
16636 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
16638 Semantics:
16639 """"""""""
16641 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
16642 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
16643 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
16644 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
16645 the continuation itself is out of scope of the language reference --
16646 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
16647 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
16648 the entire heap.
16650 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
16651 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
16652 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
16654    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
16655    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
16656    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
16657      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
16659 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
16660 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
16661 caller.
16663 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
16664 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
16665 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
16667 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
16668 same calling convention.
16670 .. _deoptimize_lowering:
16672 Lowering:
16673 """""""""
16675 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
16676 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
16677 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
16678 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
16679 arguments of the specified types, and not as varargs.
16682 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
16683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16685 Syntax:
16686 """""""
16690       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
16692 Overview:
16693 """""""""
16695 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
16696 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
16697 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
16698 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
16699 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
16700 equivalent to:
16702 .. code-block:: text
16704   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
16705     %realPred = and i1 %pred, undef
16706     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
16708   leave:
16709     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
16710     ret void
16712   continue:
16713     ret void
16714   }
16717 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
16718 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
16719 see :doc:`FaultMaps`.
16721 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
16722 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
16723 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
16724 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
16725 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
16726 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
16728 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
16731 '``llvm.experimental.widenable.condition``' Intrinsic
16732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16734 Syntax:
16735 """""""
16739       declare i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16741 Overview:
16742 """""""""
16744 This intrinsic represents a "widenable condition" which is
16745 boolean expressions with the following property: whether this
16746 expression is `true` or `false`, the program is correct and
16747 well-defined.
16749 Together with :ref:`deoptimization operand bundles <deopt_opbundles>`,
16750 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` allows frontends to
16751 express guards or checks on optimistic assumptions made during
16752 compilation and represent them as branch instructions on special
16753 conditions.
16755 While this may appear similar in semantics to `undef`, it is very
16756 different in that an invocation produces a particular, singular
16757 value. It is also intended to be lowered late, and remain available
16758 for specific optimizations and transforms that can benefit from its
16759 special properties.
16761 Arguments:
16762 """"""""""
16764 None.
16766 Semantics:
16767 """"""""""
16769 The intrinsic ``@llvm.experimental.widenable.condition()``
16770 returns either `true` or `false`. For each evaluation of a call
16771 to this intrinsic, the program must be valid and correct both if
16772 it returns `true` and if it returns `false`. This allows
16773 transformation passes to replace evaluations of this intrinsic
16774 with either value whenever one is beneficial.
16776 When used in a branch condition, it allows us to choose between
16777 two alternative correct solutions for the same problem, like
16778 in example below:
16780 .. code-block:: text
16782     %cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16783     br i1 %cond, label %solution_1, label %solution_2
16785   label %fast_path:
16786     ; Apply memory-consuming but fast solution for a task.
16788   label %slow_path:
16789     ; Cheap in memory but slow solution.
16791 Whether the result of intrinsic's call is `true` or `false`,
16792 it should be correct to pick either solution. We can switch
16793 between them by replacing the result of
16794 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` with different
16795 `i1` expressions.
16797 This is how it can be used to represent guards as widenable branches:
16799 .. code-block:: text
16801   block:
16802     ; Unguarded instructions
16803     call void @llvm.experimental.guard(i1 %cond, <args...>) ["deopt"(<deopt_args...>)]
16804     ; Guarded instructions
16806 Can be expressed in an alternative equivalent form of explicit branch using
16807 ``@llvm.experimental.widenable.condition``:
16809 .. code-block:: text
16811   block:
16812     ; Unguarded instructions
16813     %widenable_condition = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16814     %guard_condition = and i1 %cond, %widenable_condition
16815     br i1 %guard_condition, label %guarded, label %deopt
16817   guarded:
16818     ; Guarded instructions
16820   deopt:
16821     call type @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"(<deopt_args...>) ]
16823 So the block `guarded` is only reachable when `%cond` is `true`,
16824 and it should be valid to go to the block `deopt` whenever `%cond`
16825 is `true` or `false`.
16827 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` will never throw, thus
16828 it cannot be invoked.
16830 Guard widening:
16831 """""""""""""""
16833 When ``@llvm.experimental.widenable.condition()`` is used in
16834 condition of a guard represented as explicit branch, it is
16835 legal to widen the guard's condition with any additional
16836 conditions.
16838 Guard widening looks like replacement of
16840 .. code-block:: text
16842   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16843   %guard_cond = and i1 %cond, %widenable_cond
16844   br i1 %guard_cond, label %guarded, label %deopt
16846 with
16848 .. code-block:: text
16850   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
16851   %new_cond = and i1 %any_other_cond, %widenable_cond
16852   %new_guard_cond = and i1 %cond, %new_cond
16853   br i1 %new_guard_cond, label %guarded, label %deopt
16855 for this branch. Here `%any_other_cond` is an arbitrarily chosen
16856 well-defined `i1` value. By making guard widening, we may
16857 impose stricter conditions on `guarded` block and bail to the
16858 deopt when the new condition is not met.
16860 Lowering:
16861 """""""""
16863 Default lowering strategy is replacing the result of
16864 call of ``@llvm.experimental.widenable.condition``  with
16865 constant `true`. However it is always correct to replace
16866 it with any other `i1` value. Any pass can
16867 freely do it if it can benefit from non-default lowering.
16870 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
16871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16873 Syntax:
16874 """""""
16878       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
16880 Overview:
16881 """""""""
16883 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
16884 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
16885 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
16886 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
16887 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
16889 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
16890 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
16891 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
16892 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
16893 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
16895 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
16896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16898 Syntax:
16899 """""""
16903       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
16905 Overview:
16906 """""""""
16908 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
16909 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
16910 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
16911 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
16912 an infinite loop with no other side effects.
16914 Arguments:
16915 """"""""""
16917 None.
16919 Semantics:
16920 """"""""""
16922 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
16923 has externally observable side effects.
16925 '``llvm.is.constant.*``' Intrinsic
16926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16928 Syntax:
16929 """""""
16931 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.is.constant with any argument type.
16935       declare i1 @llvm.is.constant.i32(i32 %operand) nounwind readnone
16936       declare i1 @llvm.is.constant.f32(float %operand) nounwind readnone
16937       declare i1 @llvm.is.constant.TYPENAME(TYPE %operand) nounwind readnone
16939 Overview:
16940 """""""""
16942 The '``llvm.is.constant``' intrinsic will return true if the argument
16943 is known to be a manifest compile-time constant. It is guaranteed to
16944 fold to either true or false before generating machine code.
16946 Semantics:
16947 """"""""""
16949 This intrinsic generates no code. If its argument is known to be a
16950 manifest compile-time constant value, then the intrinsic will be
16951 converted to a constant true value. Otherwise, it will be converted to
16952 a constant false value.
16954 In particular, note that if the argument is a constant expression
16955 which refers to a global (the address of which _is_ a constant, but
16956 not manifest during the compile), then the intrinsic evaluates to
16957 false.
16959 The result also intentionally depends on the result of optimization
16960 passes -- e.g., the result can change depending on whether a
16961 function gets inlined or not. A function's parameters are
16962 obviously not constant. However, a call like
16963 ``llvm.is.constant.i32(i32 %param)`` *can* return true after the
16964 function is inlined, if the value passed to the function parameter was
16965 a constant.
16967 On the other hand, if constant folding is not run, it will never
16968 evaluate to true, even in simple cases.
16970 .. _int_ptrmask:
16972 '``llvm.ptrmask``' Intrinsic
16973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16975 Syntax:
16976 """""""
16980       declare ptrty llvm.ptrmask(ptrty %ptr, intty %mask) readnone speculatable
16982 Arguments:
16983 """"""""""
16985 The first argument is a pointer. The second argument is an integer.
16987 Overview:
16988 """"""""""
16990 The ``llvm.ptrmask`` intrinsic masks out bits of the pointer according to a mask.
16991 This allows stripping data from tagged pointers without converting them to an
16992 integer (ptrtoint/inttoptr). As a consequence, we can preserve more information
16993 to facilitate alias analysis and underlying-object detection.
16995 Semantics:
16996 """"""""""
16998 The result of ``ptrmask(ptr, mask)`` is equivalent to
16999 ``getelementptr ptr, (ptrtoint(ptr) & mask) - ptrtoint(ptr)``. Both the returned
17000 pointer and the first argument are based on the same underlying object (for more
17001 information on the *based on* terminology see
17002 :ref:`the pointer aliasing rules <pointeraliasing>`). If the bitwidth of the
17003 mask argument does not match the pointer size of the target, the mask is
17004 zero-extended or truncated accordingly.
17006 Stack Map Intrinsics
17007 --------------------
17009 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
17010 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
17011 are described in :doc:`StackMaps`.
17013 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
17014 -------------------------------------
17016 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
17017 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
17019 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
17021 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
17022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17024 Syntax:
17025 """""""
17027 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
17028 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
17029 support all bit widths however.
17033       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
17034                                                                        i8* <src>,
17035                                                                        i32 <len>,
17036                                                                        i32 <element_size>)
17037       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
17038                                                                        i8* <src>,
17039                                                                        i64 <len>,
17040                                                                        i32 <element_size>)
17042 Overview:
17043 """""""""
17045 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
17046 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
17047 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
17048 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
17049 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
17051 Arguments:
17052 """"""""""
17054 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
17055 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
17056 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
17057 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
17059 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
17060 target-specific atomic access size limit.
17062 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
17063 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
17064 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
17066 Semantics:
17067 """"""""""
17069 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
17070 memory from the source location to the destination location. These locations are not
17071 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
17072 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
17073 aligned at an ``element_size`` boundary.
17075 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
17076 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
17077 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
17078 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
17080 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
17081 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
17082 destination.
17084 Lowering:
17085 """""""""
17087 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
17088 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
17089 is replaced with an actual element size.
17091 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
17093 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
17094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17096 Syntax:
17097 """""""
17099 This is an overloaded intrinsic. You can use
17100 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
17101 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
17105       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
17106                                                                         i8* <src>,
17107                                                                         i32 <len>,
17108                                                                         i32 <element_size>)
17109       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
17110                                                                         i8* <src>,
17111                                                                         i64 <len>,
17112                                                                         i32 <element_size>)
17114 Overview:
17115 """""""""
17117 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
17118 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
17119 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
17120 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
17121 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
17122 integer multiple of the ``element_size`` in size.
17124 Arguments:
17125 """"""""""
17127 The first three arguments are the same as they are in the
17128 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
17129 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
17130 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
17131 behaviour of the intrinsic is undefined.
17133 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
17134 greater than a target-specific atomic access size limit.
17136 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
17137 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
17138 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
17139 boundary.
17141 Semantics:
17142 """"""""""
17144 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
17145 of memory from the source location to the destination location. These locations
17146 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
17147 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
17148 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
17150 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
17151 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
17152 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
17153 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
17154 specified.
17156 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
17157 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
17158 destination.
17160 Lowering:
17161 """""""""
17163 In the most general case call to the
17164 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
17165 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
17166 actual element size.
17168 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
17170 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
17172 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
17173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17175 Syntax:
17176 """""""
17178 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
17179 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
17180 support all bit widths however.
17184       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
17185                                                                   i8 <value>,
17186                                                                   i32 <len>,
17187                                                                   i32 <element_size>)
17188       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
17189                                                                   i8 <value>,
17190                                                                   i64 <len>,
17191                                                                   i32 <element_size>)
17193 Overview:
17194 """""""""
17196 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
17197 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
17198 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
17199 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
17200 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
17202 Arguments:
17203 """"""""""
17205 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
17206 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
17207 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
17208 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
17210 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
17211 target-specific atomic access size limit.
17213 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
17214 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
17215 the destination pointer is aligned to that boundary.
17217 Semantics:
17218 """"""""""
17220 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
17221 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
17222 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
17223 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
17225 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
17226 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
17227 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
17228 when specified.
17230 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
17231 provided by a set of unordered stores to the destination.
17233 Lowering:
17234 """""""""
17236 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
17237 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
17238 is replaced with an actual element size.
17240 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.
17242 Objective-C ARC Runtime Intrinsics
17243 ----------------------------------
17245 LLVM provides intrinsics that lower to Objective-C ARC runtime entry points.
17246 LLVM is aware of the semantics of these functions, and optimizes based on that
17247 knowledge. You can read more about the details of Objective-C ARC `here
17248 <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html>`_.
17250 '``llvm.objc.autorelease``' Intrinsic
17251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17253 Syntax:
17254 """""""
17257       declare i8* @llvm.objc.autorelease(i8*)
17259 Lowering:
17260 """""""""
17262 Lowers to a call to `objc_autorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autorelease>`_.
17264 '``llvm.objc.autoreleasePoolPop``' Intrinsic
17265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17267 Syntax:
17268 """""""
17271       declare void @llvm.objc.autoreleasePoolPop(i8*)
17273 Lowering:
17274 """""""""
17276 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPop <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpop-void-pool>`_.
17278 '``llvm.objc.autoreleasePoolPush``' Intrinsic
17279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17281 Syntax:
17282 """""""
17285       declare i8* @llvm.objc.autoreleasePoolPush()
17287 Lowering:
17288 """""""""
17290 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPush <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpush-void>`_.
17292 '``llvm.objc.autoreleaseReturnValue``' Intrinsic
17293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17295 Syntax:
17296 """""""
17299       declare i8* @llvm.objc.autoreleaseReturnValue(i8*)
17301 Lowering:
17302 """""""""
17304 Lowers to a call to `objc_autoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autoreleasereturnvalue>`_.
17306 '``llvm.objc.copyWeak``' Intrinsic
17307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17309 Syntax:
17310 """""""
17313       declare void @llvm.objc.copyWeak(i8**, i8**)
17315 Lowering:
17316 """""""""
17318 Lowers to a call to `objc_copyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-copyweak-id-dest-id-src>`_.
17320 '``llvm.objc.destroyWeak``' Intrinsic
17321 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17323 Syntax:
17324 """""""
17327       declare void @llvm.objc.destroyWeak(i8**)
17329 Lowering:
17330 """""""""
17332 Lowers to a call to `objc_destroyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-destroyweak-id-object>`_.
17334 '``llvm.objc.initWeak``' Intrinsic
17335 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17337 Syntax:
17338 """""""
17341       declare i8* @llvm.objc.initWeak(i8**, i8*)
17343 Lowering:
17344 """""""""
17346 Lowers to a call to `objc_initWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-initweak>`_.
17348 '``llvm.objc.loadWeak``' Intrinsic
17349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17351 Syntax:
17352 """""""
17355       declare i8* @llvm.objc.loadWeak(i8**)
17357 Lowering:
17358 """""""""
17360 Lowers to a call to `objc_loadWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweak>`_.
17362 '``llvm.objc.loadWeakRetained``' Intrinsic
17363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17365 Syntax:
17366 """""""
17369       declare i8* @llvm.objc.loadWeakRetained(i8**)
17371 Lowering:
17372 """""""""
17374 Lowers to a call to `objc_loadWeakRetained <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweakretained>`_.
17376 '``llvm.objc.moveWeak``' Intrinsic
17377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17379 Syntax:
17380 """""""
17383       declare void @llvm.objc.moveWeak(i8**, i8**)
17385 Lowering:
17386 """""""""
17388 Lowers to a call to `objc_moveWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-moveweak-id-dest-id-src>`_.
17390 '``llvm.objc.release``' Intrinsic
17391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17393 Syntax:
17394 """""""
17397       declare void @llvm.objc.release(i8*)
17399 Lowering:
17400 """""""""
17402 Lowers to a call to `objc_release <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-release-id-value>`_.
17404 '``llvm.objc.retain``' Intrinsic
17405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17407 Syntax:
17408 """""""
17411       declare i8* @llvm.objc.retain(i8*)
17413 Lowering:
17414 """""""""
17416 Lowers to a call to `objc_retain <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retain>`_.
17418 '``llvm.objc.retainAutorelease``' Intrinsic
17419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17421 Syntax:
17422 """""""
17425       declare i8* @llvm.objc.retainAutorelease(i8*)
17427 Lowering:
17428 """""""""
17430 Lowers to a call to `objc_retainAutorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautorelease>`_.
17432 '``llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue``' Intrinsic
17433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17435 Syntax:
17436 """""""
17439       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue(i8*)
17441 Lowering:
17442 """""""""
17444 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasereturnvalue>`_.
17446 '``llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue``' Intrinsic
17447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17449 Syntax:
17450 """""""
17453       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue(i8*)
17455 Lowering:
17456 """""""""
17458 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleasedReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasedreturnvalue>`_.
17460 '``llvm.objc.retainBlock``' Intrinsic
17461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17463 Syntax:
17464 """""""
17467       declare i8* @llvm.objc.retainBlock(i8*)
17469 Lowering:
17470 """""""""
17472 Lowers to a call to `objc_retainBlock <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainblock>`_.
17474 '``llvm.objc.storeStrong``' Intrinsic
17475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17477 Syntax:
17478 """""""
17481       declare void @llvm.objc.storeStrong(i8**, i8*)
17483 Lowering:
17484 """""""""
17486 Lowers to a call to `objc_storeStrong <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-storestrong-id-object-id-value>`_.
17488 '``llvm.objc.storeWeak``' Intrinsic
17489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17491 Syntax:
17492 """""""
17495       declare i8* @llvm.objc.storeWeak(i8**, i8*)
17497 Lowering:
17498 """""""""
17500 Lowers to a call to `objc_storeWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-storeweak>`_.
17502 Preserving Debug Information Intrinsics
17503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17505 These intrinsics are used to carry certain debuginfo together with
17506 IR-level operations. For example, it may be desirable to
17507 know the structure/union name and the original user-level field
17508 indices. Such information got lost in IR GetElementPtr instruction
17509 since the IR types are different from debugInfo types and unions
17510 are converted to structs in IR.
17512 '``llvm.preserve.array.access.index``' Intrinsic
17513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17515 Syntax:
17516 """""""
17519       declare <ret_type>
17520       @llvm.preserve.array.access.index.p0s_union.anons.p0a10s_union.anons(<type> base,
17521                                                                            i32 dim,
17522                                                                            i32 index)
17524 Overview:
17525 """""""""
17527 The '``llvm.preserve.array.access.index``' intrinsic returns the getelementptr address
17528 based on array base ``base``, array dimension ``dim`` and the last access index ``index``
17529 into the array. The return type ``ret_type`` is a pointer type to the array element.
17530 The array ``dim`` and ``index`` are preserved which is more robust than
17531 getelementptr instruction which may be subject to compiler transformation.
17532 The ``llvm.preserve.access.index`` type of metadata is attached to this call instruction
17533 to provide array or pointer debuginfo type.
17534 The metadata is a ``DICompositeType`` or ``DIDerivedType`` representing the
17535 debuginfo version of ``type``.
17537 Arguments:
17538 """"""""""
17540 The ``base`` is the array base address.  The ``dim`` is the array dimension.
17541 The ``base`` is a pointer if ``dim`` equals 0.
17542 The ``index`` is the last access index into the array or pointer.
17544 Semantics:
17545 """"""""""
17547 The '``llvm.preserve.array.access.index``' intrinsic produces the same result
17548 as a getelementptr with base ``base`` and access operands ``{dim's 0's, index}``.
17550 '``llvm.preserve.union.access.index``' Intrinsic
17551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17553 Syntax:
17554 """""""
17557       declare <type>
17558       @llvm.preserve.union.access.index.p0s_union.anons.p0s_union.anons(<type> base,
17559                                                                         i32 di_index)
17561 Overview:
17562 """""""""
17564 The '``llvm.preserve.union.access.index``' intrinsic carries the debuginfo field index
17565 ``di_index`` and returns the ``base`` address.
17566 The ``llvm.preserve.access.index`` type of metadata is attached to this call instruction
17567 to provide union debuginfo type.
17568 The metadata is a ``DICompositeType`` representing the debuginfo version of ``type``.
17569 The return type ``type`` is the same as the ``base`` type.
17571 Arguments:
17572 """"""""""
17574 The ``base`` is the union base address. The ``di_index`` is the field index in debuginfo.
17576 Semantics:
17577 """"""""""
17579 The '``llvm.preserve.union.access.index``' intrinsic returns the ``base`` address.
17581 '``llvm.preserve.struct.access.index``' Intrinsic
17582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17584 Syntax:
17585 """""""
17588       declare <ret_type>
17589       @llvm.preserve.struct.access.index.p0i8.p0s_struct.anon.0s(<type> base,
17590                                                                  i32 gep_index,
17591                                                                  i32 di_index)
17593 Overview:
17594 """""""""
17596 The '``llvm.preserve.struct.access.index``' intrinsic returns the getelementptr address
17597 based on struct base ``base`` and IR struct member index ``gep_index``.
17598 The ``llvm.preserve.access.index`` type of metadata is attached to this call instruction
17599 to provide struct debuginfo type.
17600 The metadata is a ``DICompositeType`` representing the debuginfo version of ``type``.
17601 The return type ``ret_type`` is a pointer type to the structure member.
17603 Arguments:
17604 """"""""""
17606 The ``base`` is the structure base address. The ``gep_index`` is the struct member index
17607 based on IR structures. The ``di_index`` is the struct member index based on debuginfo.
17609 Semantics:
17610 """"""""""
17612 The '``llvm.preserve.struct.access.index``' intrinsic produces the same result
17613 as a getelementptr with base ``base`` and access operands ``{0, gep_index}``.