Clang] Fix expansion of response files in -Wp after integrated-cc1 change
[llvm-project.git] / llvm / docs / LangRef.rst
blob50348f7bb57a57978c87298bde74bf175df70e67
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 tailcc, 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 "``tailcc``" - Tail callable calling convention
440     This calling convention ensures that calls in tail position will always be
441     tail call optimized. This calling convention is equivalent to fastcc,
442     except for an additional guarantee that tail calls will be produced
443     whenever possible. `Tail calls can only be optimized when this, the fastcc,
444     the GHC or the HiPE convention is used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This
445     calling convention does not support varargs and requires the prototype of
446     all callees to exactly match the prototype of the function definition.
447 "``cfguard_checkcc``" - Windows Control Flow Guard (Check mechanism)
448     This calling convention is used for the Control Flow Guard check function,
449     calls to which can be inserted before indirect calls to check that the call
450     target is a valid function address. The check function has no return value,
451     but it will trigger an OS-level error if the address is not a valid target.
452     The set of registers preserved by the check function, and the register
453     containing the target address are architecture-specific.
455     - On X86 the target address is passed in ECX.
456     - On ARM the target address is passed in R0.
457     - On AArch64 the target address is passed in X15.
458 "``cc <n>``" - Numbered convention
459     Any calling convention may be specified by number, allowing
460     target-specific calling conventions to be used. Target specific
461     calling conventions start at 64.
463 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
464 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
465 convention.
467 .. _visibilitystyles:
469 Visibility Styles
470 -----------------
472 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
473 styles:
475 "``default``" - Default style
476     On targets that use the ELF object file format, default visibility
477     means that the declaration is visible to other modules and, in
478     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
479     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
480     to other modules. Default visibility corresponds to "external
481     linkage" in the language.
482 "``hidden``" - Hidden style
483     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
484     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
485     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
486     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
487     library) can reference it directly.
488 "``protected``" - Protected style
489     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
490     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
491     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
492     cannot be overridden by another module.
494 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
495 visibility.
497 .. _dllstorageclass:
499 DLL Storage Classes
500 -------------------
502 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
503 DLL storage class:
505 ``dllimport``
506     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
507     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
508     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
509     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
510 ``dllexport``
511     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
512     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
513     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
514     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
515     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
516     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
518 .. _tls_model:
520 Thread Local Storage Models
521 ---------------------------
523 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
524 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
525 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
526 TLS model may be specified:
528 ``localdynamic``
529     For variables that are only used within the current shared library.
530 ``initialexec``
531     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
532 ``localexec``
533     For variables defined in the executable and only used within it.
535 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
537 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
538 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
539 more information on under which circumstances the different models may
540 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
541 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
543 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
544 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
546 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
547 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
549 .. _runtime_preemption_model:
551 Runtime Preemption Specifiers
552 -----------------------------
554 Global variables, functions and aliases may have an optional runtime preemption
555 specifier. If a preemption specifier isn't given explicitly, then a
556 symbol is assumed to be ``dso_preemptable``.
558 ``dso_preemptable``
559     Indicates that the function or variable may be replaced by a symbol from
560     outside the linkage unit at runtime.
562 ``dso_local``
563     The compiler may assume that a function or variable marked as ``dso_local``
564     will resolve to a symbol within the same linkage unit. Direct access will
565     be generated even if the definition is not within this compilation unit.
567 .. _namedtypes:
569 Structure Types
570 ---------------
572 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
573 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
574 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
575 to forward declare a type that is not yet available.
577 An example of an identified structure specification is:
579 .. code-block:: llvm
581     %mytype = type { %mytype*, i32 }
583 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
584 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
586 .. _nointptrtype:
588 Non-Integral Pointer Type
589 -------------------------
591 Note: non-integral pointer types are a work in progress, and they should be
592 considered experimental at this time.
594 LLVM IR optionally allows the frontend to denote pointers in certain address
595 spaces as "non-integral" via the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
596 Non-integral pointer types represent pointers that have an *unspecified* bitwise
597 representation; that is, the integral representation may be target dependent or
598 unstable (not backed by a fixed integer).
600 ``inttoptr`` instructions converting integers to non-integral pointer types are
601 ill-typed, and so are ``ptrtoint`` instructions converting values of
602 non-integral pointer types to integers.  Vector versions of said instructions
603 are ill-typed as well.
605 .. _globalvars:
607 Global Variables
608 ----------------
610 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
611 instead of run-time.
613 Global variable definitions must be initialized.
615 Global variables in other translation units can also be declared, in which
616 case they don't have an initializer.
618 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
619 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified. If there
620 is a mismatch between the explicit or inferred section information for the
621 variable declaration and its definition the resulting behavior is undefined.
623 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
624 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
625 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
626 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
627 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
628 variable.
630 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
631 constant, even if the final definition of the global is not. This
632 capability can be used to enable slightly better optimization of the
633 program, but requires the language definition to guarantee that
634 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
635 units that do not include the definition.
637 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
638 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
639 always define a pointer to their "content" type because they describe a
640 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
641 pointers.
643 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
644 that the address is not significant, only the content. Constants marked
645 like this can be merged with other constants if they have the same
646 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
647 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
648 whose address is significant.
650 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
651 not be significant within the module.
653 A global variable may be declared to reside in a target-specific
654 numbered address space. For targets that support them, address spaces
655 may affect how optimizations are performed and/or what target
656 instructions are used to access the variable. The default address space
657 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
659 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
660 target supports it, it will emit globals to the section specified.
661 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
662 support.
664 External declarations may have an explicit section specified. Section
665 information is retained in LLVM IR for targets that make use of this
666 information. Attaching section information to an external declaration is an
667 assertion that its definition is located in the specified section. If the
668 definition is located in a different section, the behavior is undefined.
670 By default, global initializers are optimized by assuming that global
671 variables defined within the module are not modified from their
672 initial values before the start of the global initializer. This is
673 true even for variables potentially accessible from outside the
674 module, including those with external linkage or appearing in
675 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
676 by marking the variable with ``externally_initialized``.
678 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
679 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
680 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
681 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
682 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
683 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
684 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
685 assume that the globals are densely packed in their section and try to
686 iterate over them as an array, alignment padding would break this
687 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
689 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
690 an optional :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`,
691 an optional :ref:`global attributes <glattrs>` and
692 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`.
694 Variables and aliases can have a
695 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
697 :ref:`Scalable vectors <t_vector>` cannot be global variables or members of
698 structs or arrays because their size is unknown at compile time.
700 Syntax::
702       @<GlobalVarName> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility]
703                          [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
704                          [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace]
705                          [ExternallyInitialized]
706                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
707                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
708                          [, align <Alignment>] (, !name !N)*
710 For example, the following defines a global in a numbered address space
711 with an initializer, section, and alignment:
713 .. code-block:: llvm
715     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
717 The following example just declares a global variable
719 .. code-block:: llvm
721    @G = external global i32
723 The following example defines a thread-local global with the
724 ``initialexec`` TLS model:
726 .. code-block:: llvm
728     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
730 .. _functionstructure:
732 Functions
733 ---------
735 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
736 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`runtime preemption
737 specifier <runtime_preemption_model>`,  an optional :ref:`visibility
738 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
739 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
740 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
741 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
742 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
743 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
744 an optional address space, an optional section, an optional alignment,
745 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
746 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
747 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
748 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
749 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
750 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
752 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
753 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility style
754 <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`, an
755 optional :ref:`calling convention <callingconv>`, an optional ``unnamed_addr``
756 or ``local_unnamed_addr`` attribute, an optional address space, a return type,
757 an optional :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function name, a possibly
758 empty list of arguments, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
759 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, and an optional
760 :ref:`prologue <prologuedata>`.
762 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
763 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
764 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
765 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
766 function return). If an explicit label name is not provided, a block is assigned
767 an implicit numbered label, using the next value from the same counter as used
768 for unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a
769 function entry block does not have an explicit label, it will be assigned label
770 "%0", then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc. If a
771 numeric label is explicitly specified, it must match the numeric label that
772 would be used implicitly.
774 The first basic block in a function is special in two ways: it is
775 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
776 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
777 the entry block of a function). Because the block can have no
778 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
780 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
781 target supports it, it will emit functions to the section specified.
782 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
784 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
785 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
786 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
787 is specified, the function is forced to have at least that much
788 alignment. All alignments must be a power of 2.
790 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
791 be significant and two identical functions can be merged.
793 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
794 not be significant within the module.
796 If an explicit address space is not given, it will default to the program
797 address space from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
799 Syntax::
801     define [linkage] [PreemptionSpecifier] [visibility] [DLLStorageClass]
802            [cconv] [ret attrs]
803            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
804            [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace] [fn Attrs]
805            [section "name"] [comdat [($name)]] [align N] [gc] [prefix Constant]
806            [prologue Constant] [personality Constant] (!name !N)* { ... }
808 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
809 argument is of the following form:
811 Syntax::
813    <type> [parameter Attrs] [name]
816 .. _langref_aliases:
818 Aliases
819 -------
821 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
822 are just a new symbol and metadata for an existing position.
824 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
825 constant expression.
827 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
828 :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`, an optional
829 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
830 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
832 Syntax::
834     @<Name> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
836 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
837 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
838 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
840 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
841 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
842 to the same content.
844 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
845 not be significant within the module.
847 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
848 some can only be checked when producing an object file:
850 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
851   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
853 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
854   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
855   object file.
857 * No global value in the expression can be a declaration, since that
858   would require a relocation, which is not possible.
860 .. _langref_ifunc:
862 IFuncs
863 -------
865 IFuncs, like as aliases, don't create any new data or func. They are just a new
866 symbol that dynamic linker resolves at runtime by calling a resolver function.
868 IFuncs have a name and a resolver that is a function called by dynamic linker
869 that returns address of another function associated with the name.
871 IFunc may have an optional :ref:`linkage type <linkage>` and an optional
872 :ref:`visibility style <visibility>`.
874 Syntax::
876     @<Name> = [Linkage] [Visibility] ifunc <IFuncTy>, <ResolverTy>* @<Resolver>
879 .. _langref_comdats:
881 Comdats
882 -------
884 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
886 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
887 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
888 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
889 aliasee computes to, if any.
891 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
892 choose between keys in two different object files.
894 Syntax::
896     $<Name> = comdat SelectionKind
898 The selection kind must be one of the following:
900 ``any``
901     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
902 ``exactmatch``
903     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
904     same data.
905 ``largest``
906     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
907 ``noduplicates``
908     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
909 ``samesize``
910     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
911     same amount of data.
913 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs, and ELF and WebAssembly
914 only support ``any`` as a selection kind.
916 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
917 the COMDAT key's section is the largest:
919 .. code-block:: text
921    $foo = comdat largest
922    @foo = global i32 2, comdat($foo)
924    define void @bar() comdat($foo) {
925      ret void
926    }
928 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
929 the global name:
931 .. code-block:: text
933   $foo = comdat any
934   @foo = global i32 2, comdat
937 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
938 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
939 and another COMDAT section with selection kind
940 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
941 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
943 There are some restrictions on the properties of the global object.
944 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
945 targeting COFF.
946 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
947 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
948 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
949 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
950 if a collision occurs in the symbol table.
952 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
953 For example:
955 .. code-block:: text
957    $foo = comdat any
958    $bar = comdat any
959    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
960    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
962 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
963 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
964 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
965 sections.
967 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
968 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
969 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
970 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
971 is supplied to `llc`).
973 .. _namedmetadatastructure:
975 Named Metadata
976 --------------
978 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
979 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
980 operands for a named metadata.
982 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
983    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
984    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
985    are still valid, which allows any character to be part of a name.
987 Syntax::
989     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
990     !0 = !{!"zero"}
991     !1 = !{!"one"}
992     !2 = !{!"two"}
993     ; A named metadata.
994     !name = !{!0, !1, !2}
996 .. _paramattrs:
998 Parameter Attributes
999 --------------------
1001 The return type and each parameter of a function type may have a set of
1002 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
1003 used to communicate additional information about the result or
1004 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
1005 of the function, not of the function type, so functions with different
1006 parameter attributes can have the same function type.
1008 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
1009 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
1010 For example:
1012 .. code-block:: llvm
1014     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
1015     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
1016     declare signext i8 @returns_signed_char()
1018 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
1019 ``readonly``) come immediately after the argument list.
1021 Currently, only the following parameter attributes are defined:
1023 ``zeroext``
1024     This indicates to the code generator that the parameter or return
1025     value should be zero-extended to the extent required by the target's
1026     ABI by the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
1027 ``signext``
1028     This indicates to the code generator that the parameter or return
1029     value should be sign-extended to the extent required by the target's
1030     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
1031     the callee (for a return value).
1032 ``inreg``
1033     This indicates that this parameter or return value should be treated
1034     in a special target-dependent fashion while emitting code for
1035     a function call or return (usually, by putting it in a register as
1036     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
1037     two different kinds of registers). Use of this attribute is
1038     target-specific.
1039 ``byval`` or ``byval(<ty>)``
1040     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
1041     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
1042     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
1043     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
1044     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
1045     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
1046     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
1047     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
1048     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
1049     values.
1051     The byval attribute also supports an optional type argument, which must be
1052     the same as the pointee type of the argument.
1054     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
1055     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
1056     form and the known alignment of the pointer specified to the call
1057     site. If the alignment is not specified, then the code generator
1058     makes a target-specific assumption.
1060 .. _attr_inalloca:
1062 ``inalloca``
1064     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
1065     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
1066     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
1067     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
1068     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
1069     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
1071     An argument allocation may be used by a call at most once because
1072     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
1073     used in conjunction with other attributes that affect argument
1074     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
1075     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
1076     large aggregate return values, which means that frontend authors
1077     must lower them with ``sret`` pointers.
1079     When the call site is reached, the argument allocation must have
1080     been the most recent stack allocation that is still live, or the
1081     behavior is undefined. It is possible to allocate additional stack
1082     space after an argument allocation and before its call site, but it
1083     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
1084     <int_stackrestore>`.
1086     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
1087     attribute.
1089 ``sret``
1090     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
1091     structure that is the return value of the function in the source
1092     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
1093     loads and stores to the structure may be assumed by the callee not
1094     to trap and to be properly aligned. This is not a valid attribute
1095     for return values.
1097 .. _attr_align:
1099 ``align <n>``
1100     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
1101     have the specified alignment.  If the pointer value does not have the
1102     specified alignment, behavior is undefined.
1104     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
1105     ``byval`` attribute, which are documented there.
1107 .. _noalias:
1109 ``noalias``
1110     This indicates that objects accessed via pointer values
1111     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
1112     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
1113     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
1114     also has additional semantics described below. The caller shares the
1115     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
1116     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
1117     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
1119     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1120     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1122     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1123     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1124     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1125     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1126     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1127     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1128     storage for any other object accessible to the caller.
1130 ``nocapture``
1131     This indicates that the callee does not make any copies of the
1132     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1133     attribute for return values.  Addresses used in volatile operations
1134     are considered to be captured.
1136 ``nofree``
1137     This indicates that callee does not free the pointer argument. This is not
1138     a valid attribute for return values.
1140 .. _nest:
1142 ``nest``
1143     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1144     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1145     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1147 ``returned``
1148     This indicates that the function always returns the argument as its return
1149     value. This is a hint to the optimizer and code generator used when
1150     generating the caller, allowing value propagation, tail call optimization,
1151     and omission of register saves and restores in some cases; it is not
1152     checked or enforced when generating the callee. The parameter and the
1153     function return type must be valid operands for the
1154     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
1155     return values and can only be applied to one parameter.
1157 ``nonnull``
1158     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1159     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1160     checked or enforced by LLVM; if the parameter or return pointer is null,
1161     the behavior is undefined.
1163 ``dereferenceable(<n>)``
1164     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1165     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1166     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1167     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1168     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1169     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1170     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1171     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1172     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1174 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1175     This indicates that the parameter or return value isn't both
1176     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1177     time. All non-null pointers tagged with
1178     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1179     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1180     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1181     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1182     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1183     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1184     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1185     pointer typed parameters.
1187 ``swiftself``
1188     This indicates that the parameter is the self/context parameter. This is not
1189     a valid attribute for return values and can only be applied to one
1190     parameter.
1192 ``swifterror``
1193     This attribute is motivated to model and optimize Swift error handling. It
1194     can be applied to a parameter with pointer to pointer type or a
1195     pointer-sized alloca. At the call site, the actual argument that corresponds
1196     to a ``swifterror`` parameter has to come from a ``swifterror`` alloca or
1197     the ``swifterror`` parameter of the caller. A ``swifterror`` value (either
1198     the parameter or the alloca) can only be loaded and stored from, or used as
1199     a ``swifterror`` argument. This is not a valid attribute for return values
1200     and can only be applied to one parameter.
1202     These constraints allow the calling convention to optimize access to
1203     ``swifterror`` variables by associating them with a specific register at
1204     call boundaries rather than placing them in memory. Since this does change
1205     the calling convention, a function which uses the ``swifterror`` attribute
1206     on a parameter is not ABI-compatible with one which does not.
1208     These constraints also allow LLVM to assume that a ``swifterror`` argument
1209     does not alias any other memory visible within a function and that a
1210     ``swifterror`` alloca passed as an argument does not escape.
1212 ``immarg``
1213     This indicates the parameter is required to be an immediate
1214     value. This must be a trivial immediate integer or floating-point
1215     constant. Undef or constant expressions are not valid. This is
1216     only valid on intrinsic declarations and cannot be applied to a
1217     call site or arbitrary function.
1219 .. _gc:
1221 Garbage Collector Strategy Names
1222 --------------------------------
1224 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1225 string:
1227 .. code-block:: llvm
1229     define void @f() gc "name" { ... }
1231 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1232 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1233 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1234 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1235 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1236 which can interoperate with a collector provided externally.
1238 .. _prefixdata:
1240 Prefix Data
1241 -----------
1243 Prefix data is data associated with a function which the code
1244 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1245 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1246 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1247 available through the function pointer while still allowing the
1248 function pointer to be called.
1250 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1251 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1252 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1253 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1254 with a single ``i32``,
1256 .. code-block:: llvm
1258     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1260 The prefix data can be referenced as,
1262 .. code-block:: llvm
1264     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1265     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1266     %b = load i32, i32* %a
1268 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1269 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1270 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1271 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1272 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1273 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1274 data.
1276 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1277 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1278 optimizers but will not be emitted in the object file.
1280 .. _prologuedata:
1282 Prologue Data
1283 -------------
1285 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1286 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1287 function hot-patching and instrumentation.
1289 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1290 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1291 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1292 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1293 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1294 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1295 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1296 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1298 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1299 which encodes the ``nop`` instruction:
1301 .. code-block:: text
1303     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1305 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1306 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1307 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1309 .. code-block:: text
1311     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1313     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1315 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1316 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1317 optimizers but will not be emitted in the object file.
1319 .. _personalityfn:
1321 Personality Function
1322 --------------------
1324 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1325 to use for exception handling.
1327 .. _attrgrp:
1329 Attribute Groups
1330 ----------------
1332 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1333 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1334 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1335 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1336 group will capture the important command line flags used to build that file.
1338 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1339 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1340 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1341 different groups are merged.
1343 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1344 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1346 .. code-block:: llvm
1348    ; Target-independent attributes:
1349    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1351    ; Target-dependent attributes:
1352    attributes #1 = { "no-sse" }
1354    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1355    define void @f() #0 #1 { ... }
1357 .. _fnattrs:
1359 Function Attributes
1360 -------------------
1362 Function attributes are set to communicate additional information about
1363 a function. Function attributes are considered to be part of the
1364 function, not of the function type, so functions with different function
1365 attributes can have the same function type.
1367 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1368 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1369 example:
1371 .. code-block:: llvm
1373     define void @f() noinline { ... }
1374     define void @f() alwaysinline { ... }
1375     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1376     define void @f() optsize { ... }
1378 ``alignstack(<n>)``
1379     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1380     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1381     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1382     parentheses.
1383 ``allocsize(<EltSizeParam>[, <NumEltsParam>])``
1384     This attribute indicates that the annotated function will always return at
1385     least a given number of bytes (or null). Its arguments are zero-indexed
1386     parameter numbers; if one argument is provided, then it's assumed that at
1387     least ``CallSite.Args[EltSizeParam]`` bytes will be available at the
1388     returned pointer. If two are provided, then it's assumed that
1389     ``CallSite.Args[EltSizeParam] * CallSite.Args[NumEltsParam]`` bytes are
1390     available. The referenced parameters must be integer types. No assumptions
1391     are made about the contents of the returned block of memory.
1392 ``alwaysinline``
1393     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1394     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1395     inlining size threshold for this caller.
1396 ``builtin``
1397     This indicates that the callee function at a call site should be
1398     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1399     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1400     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1401     attribute.
1402 ``cold``
1403     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1404     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1405     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1406     weight.
1407 ``convergent``
1408     In some parallel execution models, there exist operations that cannot be
1409     made control-dependent on any additional values.  We call such operations
1410     ``convergent``, and mark them with this attribute.
1412     The ``convergent`` attribute may appear on functions or call/invoke
1413     instructions.  When it appears on a function, it indicates that calls to
1414     this function should not be made control-dependent on additional values.
1415     For example, the intrinsic ``llvm.nvvm.barrier0`` is ``convergent``, so
1416     calls to this intrinsic cannot be made control-dependent on additional
1417     values.
1419     When it appears on a call/invoke, the ``convergent`` attribute indicates
1420     that we should treat the call as though we're calling a convergent
1421     function.  This is particularly useful on indirect calls; without this we
1422     may treat such calls as though the target is non-convergent.
1424     The optimizer may remove the ``convergent`` attribute on functions when it
1425     can prove that the function does not execute any convergent operations.
1426     Similarly, the optimizer may remove ``convergent`` on calls/invokes when it
1427     can prove that the call/invoke cannot call a convergent function.
1428 ``inaccessiblememonly``
1429     This attribute indicates that the function may only access memory that
1430     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1431     of ``readnone``. If the function reads or writes other memory, the
1432     behavior is undefined.
1433 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1434     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1435     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1436     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``. If the
1437     function reads or writes other memory, the behavior is undefined.
1438 ``inlinehint``
1439     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1440     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1441     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1442     inliner.
1443 ``jumptable``
1444     This attribute indicates that the function should be added to a
1445     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1446     references to this function should be replaced with a reference to the
1447     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1448     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1449     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1450     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1451 ``minsize``
1452     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1453     passes make choices that keep the code size of this function as small
1454     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1455     performance in order to minimize the size of the generated code.
1456 ``naked``
1457     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1458     function. This can have very system-specific consequences.
1459 ``"no-inline-line-tables"``
1460     When this attribute is set to true, the inliner discards source locations
1461     when inlining code and instead uses the source location of the call site.
1462     Breakpoints set on code that was inlined into the current function will
1463     not fire during the execution of the inlined call sites. If the debugger
1464     stops inside an inlined call site, it will appear to be stopped at the
1465     outermost inlined call site.
1466 ``no-jump-tables``
1467     When this attribute is set to true, the jump tables and lookup tables that
1468     can be generated from a switch case lowering are disabled.
1469 ``nobuiltin``
1470     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1471     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1472     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1473     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1474     and on function declarations and definitions.
1475 ``noduplicate``
1476     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1477     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1478     within its parent function, but may not be duplicated within
1479     its parent function.
1481     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1482     be an inlining candidate, provided that the call is not
1483     duplicated by inlining. That implies that the function has
1484     internal linkage and only has one call site, so the original
1485     call is dead after inlining.
1486 ``nofree``
1487     This function attribute indicates that the function does not, directly or
1488     indirectly, call a memory-deallocation function (free, for example). As a
1489     result, uncaptured pointers that are known to be dereferenceable prior to a
1490     call to a function with the ``nofree`` attribute are still known to be
1491     dereferenceable after the call (the capturing condition is necessary in
1492     environments where the function might communicate the pointer to another thread
1493     which then deallocates the memory).
1494 ``noimplicitfloat``
1495     This attributes disables implicit floating-point instructions.
1496 ``noinline``
1497     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1498     function in any situation. This attribute may not be used together
1499     with the ``alwaysinline`` attribute.
1500 ``nonlazybind``
1501     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1502     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1503     startup time if the function is not called during program startup.
1504 ``noredzone``
1505     This attribute indicates that the code generator should not use a
1506     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1507 ``indirect-tls-seg-refs``
1508     This attribute indicates that the code generator should not use
1509     direct TLS access through segment registers, even if the
1510     target-specific ABI normally permits it.
1511 ``noreturn``
1512     This function attribute indicates that the function never returns
1513     normally, hence through a return instruction. This produces undefined
1514     behavior at runtime if the function ever does dynamically return. Annotated
1515     functions may still raise an exception, i.a., ``nounwind`` is not implied.
1516 ``norecurse``
1517     This function attribute indicates that the function does not call itself
1518     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1519     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1520 ``willreturn``
1521     This function attribute indicates that a call of this function will
1522     either exhibit undefined behavior or comes back and continues execution
1523     at a point in the existing call stack that includes the current invocation.
1524     Annotated functions may still raise an exception, i.a., ``nounwind`` is not implied.
1525     If an invocation of an annotated function does not return control back
1526     to a point in the call stack, the behavior is undefined.
1527 ``nosync``
1528     This function attribute indicates that the function does not communicate
1529     (synchronize) with another thread through memory or other well-defined means.
1530     Synchronization is considered possible in the presence of `atomic` accesses
1531     that enforce an order, thus not "unordered" and "monotonic", `volatile` accesses,
1532     as well as `convergent` function calls. Note that through `convergent` function calls
1533     non-memory communication, e.g., cross-lane operations, are possible and are also
1534     considered synchronization. However `convergent` does not contradict `nosync`.
1535     If an annotated function does ever synchronize with another thread,
1536     the behavior is undefined.
1537 ``nounwind``
1538     This function attribute indicates that the function never raises an
1539     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1540     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1541     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1542     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1543     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1544 ``"null-pointer-is-valid"``
1545    If ``"null-pointer-is-valid"`` is set to ``"true"``, then ``null`` address
1546    in address-space 0 is considered to be a valid address for memory loads and
1547    stores. Any analysis or optimization should not treat dereferencing a
1548    pointer to ``null`` as undefined behavior in this function.
1549    Note: Comparing address of a global variable to ``null`` may still
1550    evaluate to false because of a limitation in querying this attribute inside
1551    constant expressions.
1552 ``optforfuzzing``
1553     This attribute indicates that this function should be optimized
1554     for maximum fuzzing signal.
1555 ``optnone``
1556     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1557     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1558     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1559     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1560     attribute; this attribute is also incompatible
1561     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1563     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1564     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1565     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1566     candidates for inlining into the body of this function.
1567 ``optsize``
1568     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1569     passes make choices that keep the code size of this function low,
1570     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1571     long as they do not significantly impact runtime performance.
1572 ``"patchable-function"``
1573     This attribute tells the code generator that the code
1574     generated for this function needs to follow certain conventions that
1575     make it possible for a runtime function to patch over it later.
1576     The exact effect of this attribute depends on its string value,
1577     for which there currently is one legal possibility:
1579      * ``"prologue-short-redirect"`` - This style of patchable
1580        function is intended to support patching a function prologue to
1581        redirect control away from the function in a thread safe
1582        manner.  It guarantees that the first instruction of the
1583        function will be large enough to accommodate a short jump
1584        instruction, and will be sufficiently aligned to allow being
1585        fully changed via an atomic compare-and-swap instruction.
1586        While the first requirement can be satisfied by inserting large
1587        enough NOP, LLVM can and will try to re-purpose an existing
1588        instruction (i.e. one that would have to be emitted anyway) as
1589        the patchable instruction larger than a short jump.
1591        ``"prologue-short-redirect"`` is currently only supported on
1592        x86-64.
1594     This attribute by itself does not imply restrictions on
1595     inter-procedural optimizations.  All of the semantic effects the
1596     patching may have to be separately conveyed via the linkage type.
1597 ``"probe-stack"``
1598     This attribute indicates that the function will trigger a guard region
1599     in the end of the stack. It ensures that accesses to the stack must be
1600     no further apart than the size of the guard region to a previous
1601     access of the stack. It takes one required string value, the name of
1602     the stack probing function that will be called.
1604     If a function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into
1605     a function with another ``"probe-stack"`` attribute, the resulting
1606     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the caller. If a
1607     function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into a
1608     function that has no ``"probe-stack"`` attribute at all, the resulting
1609     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the callee.
1610 ``readnone``
1611     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1612     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1613     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1614     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1615     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1616     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1617     to callers. This means while it cannot unwind exceptions by calling
1618     the ``C++`` exception throwing methods (since they write to memory), there may
1619     be non-``C++`` mechanisms that throw exceptions without writing to LLVM
1620     visible memory.
1622     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1623     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1624     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1626     If a readnone function reads or writes memory visible to the program, or
1627     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads from
1628     or writes to a readnone pointer argument, the behavior is undefined.
1629 ``readonly``
1630     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1631     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1632     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1633     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1634     state that may be set in the caller. A readonly function always
1635     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1636     called with the same set of arguments and global state.  This means while it
1637     cannot unwind exceptions by calling the ``C++`` exception throwing methods
1638     (since they write to memory), there may be non-``C++`` mechanisms that throw
1639     exceptions without writing to LLVM visible memory.
1641     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1642     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1643     the pointer points to.
1645     If a readonly function writes memory visible to the program, or
1646     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function writes to
1647     a readonly pointer argument, the behavior is undefined.
1648 ``"stack-probe-size"``
1649     This attribute controls the behavior of stack probes: either
1650     the ``"probe-stack"`` attribute, or ABI-required stack probes, if any.
1651     It defines the size of the guard region. It ensures that if the function
1652     may use more stack space than the size of the guard region, stack probing
1653     sequence will be emitted. It takes one required integer value, which
1654     is 4096 by default.
1656     If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is inlined into
1657     a function with another ``"stack-probe-size"`` attribute, the resulting
1658     function has the ``"stack-probe-size"`` attribute that has the lower
1659     numeric value. If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is
1660     inlined into a function that has no ``"stack-probe-size"`` attribute
1661     at all, the resulting function has the ``"stack-probe-size"`` attribute
1662     of the callee.
1663 ``"no-stack-arg-probe"``
1664     This attribute disables ABI-required stack probes, if any.
1665 ``writeonly``
1666     On a function, this attribute indicates that the function may write to but
1667     does not read from memory.
1669     On an argument, this attribute indicates that the function may write to but
1670     does not read through this pointer argument (even though it may read from
1671     the memory that the pointer points to).
1673     If a writeonly function reads memory visible to the program, or
1674     has other side-effects, the behavior is undefined. If a function reads
1675     from a writeonly pointer argument, the behavior is undefined.
1676 ``argmemonly``
1677     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1678     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1679     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1680     function can refer to memory only using pointers based on its function
1681     arguments.
1683     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1684     in order to specify that function reads only from its arguments.
1686     If an argmemonly function reads or writes memory other than the pointer
1687     arguments, or has other side-effects, the behavior is undefined.
1688 ``returns_twice``
1689     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1690     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1691     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1692     functions.
1693 ``safestack``
1694     This attribute indicates that
1695     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1696     protection is enabled for this function.
1698     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1699     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1700     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1701     function will have a ``safestack`` attribute.
1702 ``sanitize_address``
1703     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1704     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1705 ``sanitize_memory``
1706     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1707     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1708 ``sanitize_thread``
1709     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1710     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1711 ``sanitize_hwaddress``
1712     This attribute indicates that HWAddressSanitizer checks
1713     (dynamic address safety analysis based on tagged pointers) are enabled for
1714     this function.
1715 ``sanitize_memtag``
1716     This attribute indicates that MemTagSanitizer checks
1717     (dynamic address safety analysis based on Armv8 MTE) are enabled for
1718     this function.
1719 ``speculative_load_hardening``
1720     This attribute indicates that
1721     `Speculative Load Hardening <https://llvm.org/docs/SpeculativeLoadHardening.html>`_
1722     should be enabled for the function body.
1724     Speculative Load Hardening is a best-effort mitigation against
1725     information leak attacks that make use of control flow
1726     miss-speculation - specifically miss-speculation of whether a branch
1727     is taken or not. Typically vulnerabilities enabling such attacks are
1728     classified as "Spectre variant #1". Notably, this does not attempt to
1729     mitigate against miss-speculation of branch target, classified as
1730     "Spectre variant #2" vulnerabilities.
1732     When inlining, the attribute is sticky. Inlining a function that carries
1733     this attribute will cause the caller to gain the attribute. This is intended
1734     to provide a maximally conservative model where the code in a function
1735     annotated with this attribute will always (even after inlining) end up
1736     hardened.
1737 ``speculatable``
1738     This function attribute indicates that the function does not have any
1739     effects besides calculating its result and does not have undefined behavior.
1740     Note that ``speculatable`` is not enough to conclude that along any
1741     particular execution path the number of calls to this function will not be
1742     externally observable. This attribute is only valid on functions
1743     and declarations, not on individual call sites. If a function is
1744     incorrectly marked as speculatable and really does exhibit
1745     undefined behavior, the undefined behavior may be observed even
1746     if the call site is dead code.
1748 ``ssp``
1749     This attribute indicates that the function should emit a stack
1750     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1751     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1752     return from the function to see if it has been overwritten. A
1753     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1754     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1756     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1757     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1758     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1759       ``ssp-buffer-size``.
1761     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1762     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1764     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1765     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1766     function will have an ``ssp`` attribute.
1767 ``sspreq``
1768     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1769     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1770     attribute.
1772     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1773     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1774     The specific layout rules are:
1776     #. Large arrays and structures containing large arrays
1777        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1778     #. Small arrays and structures containing small arrays
1779        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1780     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1781        protector.
1783     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1784     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1785     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1786     an ``sspreq`` attribute.
1787 ``sspstrong``
1788     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1789     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1790     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1791     will enable protectors for functions with:
1793     - Arrays of any size and type
1794     - Aggregates containing an array of any size and type.
1795     - Calls to alloca().
1796     - Local variables that have had their address taken.
1798     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1799     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1800     The specific layout rules are:
1802     #. Large arrays and structures containing large arrays
1803        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1804     #. Small arrays and structures containing small arrays
1805        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1806     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1807        protector.
1809     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1811     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1812     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1813     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1814 ``strictfp``
1815     This attribute indicates that the function was called from a scope that
1816     requires strict floating-point semantics.  LLVM will not attempt any
1817     optimizations that require assumptions about the floating-point rounding
1818     mode or that might alter the state of floating-point status flags that
1819     might otherwise be set or cleared by calling this function. LLVM will
1820     not introduce any new floating-point instructions that may trap.
1822 ``"denormal-fp-math"``
1823   This indicates the denormal (subnormal) handling that may be assumed
1824    for the default floating-point environment. This may be one of
1825    ``"ieee"``, ``"preserve-sign"``, or ``"positive-zero"``.  If this
1826    is attribute is not specified, the default is ``"ieee"``. If the
1827    mode is ``"preserve-sign"``, or ``"positive-zero"``, denormal
1828    outputs may be flushed to zero by standard floating point
1829    operations. It is not mandated that flushing to zero occurs, but if
1830    a denormal output is flushed to zero, it must respect the sign
1831    mode. Not all targets support all modes. While this indicates the
1832    expected floating point mode the function will be executed with,
1833    this does not make any attempt to ensure the mode is
1834    consistent. User or platform code is expected to set the floating
1835    point mode appropriately before function entry.
1837 ``"denormal-fp-math-f32"``
1838    Same as ``"denormal-fp-math"``, but only controls the behavior of
1839    the 32-bit float type (or vectors of 32-bit floats). If both are
1840    are present, this overrides ``"denormal-fp-math"``. Not all targets
1841    support separately setting the denormal mode per type, and no
1842    attempt is made to diagnose unsupported uses. Currently this
1843    attribute is respected by the AMDGPU and NVPTX backends.
1845 ``"thunk"``
1846     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1847     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1848     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1849     match the thunk target prototype.
1850 ``uwtable``
1851     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1852     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1853     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1854     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1855     units.
1856 ``nocf_check``
1857     This attribute indicates that no control-flow check will be performed on
1858     the attributed entity. It disables -fcf-protection=<> for a specific
1859     entity to fine grain the HW control flow protection mechanism. The flag
1860     is target independent and currently appertains to a function or function
1861     pointer.
1862 ``shadowcallstack``
1863     This attribute indicates that the ShadowCallStack checks are enabled for
1864     the function. The instrumentation checks that the return address for the
1865     function has not changed between the function prolog and eiplog. It is
1866     currently x86_64-specific.
1868 .. _glattrs:
1870 Global Attributes
1871 -----------------
1873 Attributes may be set to communicate additional information about a global variable.
1874 Unlike :ref:`function attributes <fnattrs>`, attributes on a global variable
1875 are grouped into a single :ref:`attribute group <attrgrp>`.
1877 .. _opbundles:
1879 Operand Bundles
1880 ---------------
1882 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1883 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1884 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1885 incorrect and will change program semantics.
1887 Syntax::
1889     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1890     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1891     bundle operand ::= SSA value
1892     tag ::= string constant
1894 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1895 given function may be called from multiple places with different kinds
1896 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1897 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1898 callee being dispatched to.
1900 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1901 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1902 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1903 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1904 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1905 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1906 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1907 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1908 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1910 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1911   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1912 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1913   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1914   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1915   callsite specific attributes.
1916 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1917   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1918   usual as long as they take into account the first two properties.
1920 More specific types of operand bundles are described below.
1922 .. _deopt_opbundles:
1924 Deoptimization Operand Bundles
1925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1927 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1928 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1929 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1930 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1931 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1932 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1933 out of scope for the language reference, but it usually involves
1934 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1936 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1937 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1938 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1939 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1940 operand bundles do not capture their operands except during
1941 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1942 compiled frame.
1944 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1945 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1946 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1947 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1948 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1949 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1950 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1951 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1953 .. code-block:: llvm
1955     define void @f() {
1956       call void @x()  ;; no deopt state
1957       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1958       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1959       ret void
1960     }
1962     define void @g() {
1963       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1964       ret void
1965     }
1967 will result in
1969 .. code-block:: llvm
1971     define void @g() {
1972       call void @x()  ;; still no deopt state
1973       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1974       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1975       ret void
1976     }
1978 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1979 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1980 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1981 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1982 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1984 .. _ob_funclet:
1986 Funclet Operand Bundles
1987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1989 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1990 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1991 is within a particular funclet.  There can be at most one
1992 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1993 exactly one bundle operand.
1995 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1996 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1997 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1999 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
2000   intrinsic, or
2001 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
2002   not-yet-exited funclet EH pad.
2004 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
2005 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
2007 GC Transition Operand Bundles
2008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2010 GC transition operand bundles are characterized by the
2011 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
2012 call as a transition between a function with one GC strategy to a
2013 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
2014 between GC strategies requires additional code generation at the call
2015 site, these bundles may contain any values that are needed by the
2016 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
2017 <gc_transition_args>`.
2019 .. _moduleasm:
2021 Module-Level Inline Assembly
2022 ----------------------------
2024 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
2025 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
2026 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
2027 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
2029 .. code-block:: llvm
2031     module asm "inline asm code goes here"
2032     module asm "more can go here"
2034 The strings can contain any character by escaping non-printable
2035 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
2036 two digit hex code for the number.
2038 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
2039 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
2041 .. _langref_datalayout:
2043 Data Layout
2044 -----------
2046 A module may specify a target specific data layout string that specifies
2047 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
2048 simply:
2050 .. code-block:: llvm
2052     target datalayout = "layout specification"
2054 The *layout specification* consists of a list of specifications
2055 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
2056 with a letter and may include other information after the letter to
2057 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
2058 as follows:
2060 ``E``
2061     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
2062     the bits with the most significance have the lowest address
2063     location.
2064 ``e``
2065     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
2066     is, the bits with the least significance have the lowest address
2067     location.
2068 ``S<size>``
2069     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
2070     promotion of stack variables is limited to the natural stack
2071     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
2072     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
2073     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
2074     alignment promotions.
2075 ``P<address space>``
2076     Specifies the address space that corresponds to program memory.
2077     Harvard architectures can use this to specify what space LLVM
2078     should place things such as functions into. If omitted, the
2079     program memory space defaults to the default address space of 0,
2080     which corresponds to a Von Neumann architecture that has code
2081     and data in the same space.
2082 ``A<address space>``
2083     Specifies the address space of objects created by '``alloca``'.
2084     Defaults to the default address space of 0.
2085 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>:<idx>``
2086     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
2087     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. The fourth parameter
2088     ``<idx>`` is a size of index that used for address calculation. If not
2089     specified, the default index size is equal to the pointer size. All sizes
2090     are in bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
2091     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
2092     in the range [1,2^23).
2093 ``i<size>:<abi>:<pref>``
2094     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
2095     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
2096 ``v<size>:<abi>:<pref>``
2097     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
2098     ``<size>``.
2099 ``f<size>:<abi>:<pref>``
2100     This specifies the alignment for a floating-point type of a given bit
2101     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
2102     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
2103     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
2104     targets.
2105 ``a:<abi>:<pref>``
2106     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
2107 ``F<type><abi>``
2108     This specifies the alignment for function pointers.
2109     The options for ``<type>`` are:
2111     * ``i``: The alignment of function pointers is independent of the alignment
2112       of functions, and is a multiple of ``<abi>``.
2113     * ``n``: The alignment of function pointers is a multiple of the explicit
2114       alignment specified on the function, and is a multiple of ``<abi>``.
2115 ``m:<mangling>``
2116     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. Symbols
2117     prefixed with the mangling escape character ``\01`` are passed through
2118     directly to the assembler without the escape character. The mangling style
2119     options are
2121     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
2122     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
2123     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
2124       symbols get a ``_`` prefix.
2125     * ``x``: Windows x86 COFF mangling: Private symbols get the usual prefix.
2126       Regular C symbols get a ``_`` prefix. Functions with ``__stdcall``,
2127       ``__fastcall``, and ``__vectorcall`` have custom mangling that appends
2128       ``@N`` where N is the number of bytes used to pass parameters. C++ symbols
2129       starting with ``?`` are not mangled in any way.
2130     * ``w``: Windows COFF mangling: Similar to ``x``, except that normal C
2131       symbols do not receive a ``_`` prefix.
2132 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
2133     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
2134     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
2135     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
2136     this set are considered to support most general arithmetic operations
2137     efficiently.
2138 ``ni:<address space0>:<address space1>:<address space2>...``
2139     This specifies pointer types with the specified address spaces
2140     as :ref:`Non-Integral Pointer Type <nointptrtype>` s.  The ``0``
2141     address space cannot be specified as non-integral.
2143 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
2144 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
2145 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
2147 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
2148 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
2149 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
2150 specifications are given in this list:
2152 -  ``E`` - big endian
2153 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
2154 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
2155    same as the default address space.
2156 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
2157 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
2158 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
2159 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
2160 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
2161 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
2162    alignment of 64-bits
2163 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
2164 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
2165 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
2166 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
2167 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
2168 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
2169 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
2171 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
2172 following rules:
2174 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
2175    that specification is used.
2176 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
2177    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
2178    sought type is used. If none of the specifications are larger than
2179    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
2180    given the default specifications above, the i7 type will use the
2181    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
2182    alignment of i64 (largest specified).
2183 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
2184    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
2185    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
2186    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
2188 The function of the data layout string may not be what you expect.
2189 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
2190 the code generator should use.
2192 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
2193 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
2194 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
2195 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
2196 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
2197 don't specify the string, the default specifications will be used to
2198 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
2199 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
2200 these default specifications.
2202 .. _langref_triple:
2204 Target Triple
2205 -------------
2207 A module may specify a target triple string that describes the target
2208 host. The syntax for the target triple is simply:
2210 .. code-block:: llvm
2212     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
2214 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
2215 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
2219     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
2220     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
2222 This information is passed along to the backend so that it generates
2223 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
2224 command line with the ``-mtriple`` command line option.
2226 .. _pointeraliasing:
2228 Pointer Aliasing Rules
2229 ----------------------
2231 Any memory access must be done through a pointer value associated with
2232 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
2233 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
2234 to the following rules:
2236 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
2237    value it is *based* on.
2238 -  An address of a global variable is associated with the address range
2239    of the variable's storage.
2240 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
2241    address range of the allocated storage.
2242 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
2243    address.
2244 -  An :ref:`undef value <undefvalues>` in *any* address-space is
2245    associated with no address.
2246 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
2247    a function not defined within LLVM may be associated with address
2248    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
2249    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
2250    allocated by mechanisms provided by LLVM.
2252 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
2253 following rules:
2255 -  A pointer value formed from a scalar ``getelementptr`` operation is *based* on
2256    the pointer-typed operand of the ``getelementptr``.
2257 -  The pointer in lane *l* of the result of a vector ``getelementptr`` operation
2258    is *based* on the pointer in lane *l* of the vector-of-pointers-typed operand
2259    of the ``getelementptr``.
2260 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
2261    ``bitcast``.
2262 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
2263    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
2264    the pointer's value.
2265 -  The "*based* on" relationship is transitive.
2267 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
2268 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
2270 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
2271 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
2272 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
2273 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
2274 alignment of the store.
2276 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
2277 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
2278 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
2279 which specialized optimization passes may use to implement type-based
2280 alias analysis.
2282 .. _volatile:
2284 Volatile Memory Accesses
2285 ------------------------
2287 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
2288 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
2289 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
2290 volatile operations or change their order of execution relative to other
2291 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
2292 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
2293 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
2295 A volatile load or store may have additional target-specific semantics.
2296 Any volatile operation can have side effects, and any volatile operation
2297 can read and/or modify state which is not accessible via a regular load
2298 or store in this module. Volatile operations may use addresses which do
2299 not point to memory (like MMIO registers). This means the compiler may
2300 not use a volatile operation to prove a non-volatile access to that
2301 address has defined behavior.
2303 The allowed side-effects for volatile accesses are limited.  If a
2304 non-volatile store to a given address would be legal, a volatile
2305 operation may modify the memory at that address. A volatile operation
2306 may not modify any other memory accessible by the module being compiled.
2307 A volatile operation may not call any code in the current module.
2309 The compiler may assume execution will continue after a volatile operation,
2310 so operations which modify memory or may have undefined behavior can be
2311 hoisted past a volatile operation.
2313 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
2314 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
2315 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
2316 target-legal volatile load/store instructions.
2318 .. admonition:: Rationale
2320  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
2321  data width to be executed as single instruction. For example, in C
2322  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
2323  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
2324  frontend upholds these expectations, which are intentionally
2325  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
2326  do not violate the frontend's contract with the language.
2328 .. _memmodel:
2330 Memory Model for Concurrent Operations
2331 --------------------------------------
2333 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
2334 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
2335 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
2336 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
2338 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
2340 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
2341 that
2343 -  Is a superset of single-thread program order, and
2344 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
2345    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
2346    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
2347    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
2348    Constraints <ordering>`).
2350 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
2351 between a thread and signals executing inside that thread.
2353 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
2354 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
2355 (defined) write operations (store instructions, atomic
2356 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
2357 section, initialized globals are considered to have a write of the
2358 initializer which is atomic and happens before any other read or write
2359 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
2360 may see any write to the same byte, except:
2362 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
2363    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
2364    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
2365 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
2366    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
2368 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
2370 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
2371    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
2372    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
2373    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
2374    synchronization.)
2375 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
2376    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
2377 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
2378    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
2379 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
2380    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
2381    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
2382    constraints on how the choice is made.
2383 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
2385 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
2386 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
2387 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
2388 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
2389 than one instruction to read the series of bytes.
2391 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
2392 model places only one restriction on IR transformations on top of what
2393 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
2394 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
2395 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
2396 from an address, introducing a store can change a load that may see
2397 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
2399 .. _ordering:
2401 Atomic Memory Ordering Constraints
2402 ----------------------------------
2404 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
2405 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
2406 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
2407 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
2408 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
2409 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
2410 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
2411 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
2412 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
2413 differently since they don't take an address. See that instruction's
2414 documentation for details.
2416 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
2417 :doc:`Atomics`.
2419 ``unordered``
2420     The set of values that can be read is governed by the happens-before
2421     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
2422     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
2423     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
2424     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
2425     to make them atomic in any interesting way.
2426 ``monotonic``
2427     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
2428     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
2429     address. All modification orders must be compatible with the
2430     happens-before order. There is no guarantee that the modification
2431     orders can be combined to a global total order for the whole program
2432     (and this often will not be possible). The read in an atomic
2433     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
2434     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
2435     order immediately before the value it writes. If one atomic read
2436     happens before another atomic read of the same address, the later
2437     read must see the same value or a later value in the address's
2438     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2439     stronger) operations on the same address. If an address is written
2440     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2441     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2442     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2443     ``memory_order_relaxed``.
2444 ``acquire``
2445     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2446     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2447     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2448 ``release``
2449     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2450     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2451     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2452     complete description; see the C++0x definition of a release
2453     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2454     ``memory_order_release``.
2455 ``acq_rel`` (acquire+release)
2456     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2457     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2458 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2459     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2460     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2461     writes), there is a global total order on all
2462     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2463     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2464     modification orders of all the affected addresses. Each
2465     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2466     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2467     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2469 .. _syncscope:
2471 If an atomic operation is marked ``syncscope("singlethread")``, it only
2472 *synchronizes with* and only participates in the seq\_cst total orderings of
2473 other operations running in the same thread (for example, in signal handlers).
2475 If an atomic operation is marked ``syncscope("<target-scope>")``, where
2476 ``<target-scope>`` is a target specific synchronization scope, then it is target
2477 dependent if it *synchronizes with* and participates in the seq\_cst total
2478 orderings of other operations.
2480 Otherwise, an atomic operation that is not marked ``syncscope("singlethread")``
2481 or ``syncscope("<target-scope>")`` *synchronizes with* and participates in the
2482 seq\_cst total orderings of other operations that are not marked
2483 ``syncscope("singlethread")`` or ``syncscope("<target-scope>")``.
2485 .. _floatenv:
2487 Floating-Point Environment
2488 --------------------------
2490 The default LLVM floating-point environment assumes that floating-point
2491 instructions do not have side effects. Results assume the round-to-nearest
2492 rounding mode. No floating-point exception state is maintained in this
2493 environment. Therefore, there is no attempt to create or preserve invalid
2494 operation (SNaN) or division-by-zero exceptions.
2496 The benefit of this exception-free assumption is that floating-point
2497 operations may be speculated freely without any other fast-math relaxations
2498 to the floating-point model.
2500 Code that requires different behavior than this should use the
2501 :ref:`Constrained Floating-Point Intrinsics <constrainedfp>`.
2503 .. _fastmath:
2505 Fast-Math Flags
2506 ---------------
2508 LLVM IR floating-point operations (:ref:`fneg <i_fneg>`, :ref:`fadd <i_fadd>`,
2509 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2510 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`), :ref:`phi <i_phi>`,
2511 :ref:`select <i_select>` and :ref:`call <i_call>`
2512 may use the following flags to enable otherwise unsafe
2513 floating-point transformations.
2515 ``nnan``
2516    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2517    NaN. If an argument is a nan, or the result would be a nan, it produces
2518    a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2520 ``ninf``
2521    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2522    +/-Inf. If an argument is +/-Inf, or the result would be +/-Inf, it
2523    produces a :ref:`poison value <poisonvalues>` instead.
2525 ``nsz``
2526    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2527    argument or result as insignificant.
2529 ``arcp``
2530    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2531    argument rather than perform division.
2533 ``contract``
2534    Allow floating-point contraction (e.g. fusing a multiply followed by an
2535    addition into a fused multiply-and-add).
2537 ``afn``
2538    Approximate functions - Allow substitution of approximate calculations for
2539    functions (sin, log, sqrt, etc). See floating-point intrinsic definitions
2540    for places where this can apply to LLVM's intrinsic math functions.
2542 ``reassoc``
2543    Allow reassociation transformations for floating-point instructions.
2544    This may dramatically change results in floating-point.
2546 ``fast``
2547    This flag implies all of the others.
2549 .. _uselistorder:
2551 Use-list Order Directives
2552 -------------------------
2554 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2555 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2556 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2557 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2559 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2560 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2561 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2563 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2564 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2565 function's scope.
2567 :Syntax:
2571     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2572     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2574 :Examples:
2578     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2579     entry:
2580       ; ... instructions ...
2581     bb:
2582       ; ... instructions ...
2584       ; At function scope.
2585       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2586       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2587     }
2589     ; At global scope.
2590     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2591     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2592     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2593     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2595 .. _source_filename:
2597 Source Filename
2598 ---------------
2600 The *source filename* string is set to the original module identifier,
2601 which will be the name of the compiled source file when compiling from
2602 source through the clang front end, for example. It is then preserved through
2603 the IR and bitcode.
2605 This is currently necessary to generate a consistent unique global
2606 identifier for local functions used in profile data, which prepends the
2607 source file name to the local function name.
2609 The syntax for the source file name is simply:
2611 .. code-block:: text
2613     source_filename = "/path/to/source.c"
2615 .. _typesystem:
2617 Type System
2618 ===========
2620 The LLVM type system is one of the most important features of the
2621 intermediate representation. Being typed enables a number of
2622 optimizations to be performed on the intermediate representation
2623 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2624 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2625 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2626 not feasible to perform on normal three address code representations.
2628 .. _t_void:
2630 Void Type
2631 ---------
2633 :Overview:
2636 The void type does not represent any value and has no size.
2638 :Syntax:
2643       void
2646 .. _t_function:
2648 Function Type
2649 -------------
2651 :Overview:
2654 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2655 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2656 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2657 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2659 :Syntax:
2663       <returntype> (<parameter list>)
2665 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2666 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2667 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2668 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2669 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2670 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2672 :Examples:
2674 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2675 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2676 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2677 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2678 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2679 | ``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. |
2680 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2681 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2682 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2684 .. _t_firstclass:
2686 First Class Types
2687 -----------------
2689 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2690 Values of these types are the only ones which can be produced by
2691 instructions.
2693 .. _t_single_value:
2695 Single Value Types
2696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2698 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2700 .. _t_integer:
2702 Integer Type
2703 """"""""""""
2705 :Overview:
2707 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2708 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2709 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2711 :Syntax:
2715       iN
2717 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2718 value.
2720 Examples:
2721 *********
2723 +----------------+------------------------------------------------+
2724 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2725 +----------------+------------------------------------------------+
2726 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2727 +----------------+------------------------------------------------+
2728 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2729 +----------------+------------------------------------------------+
2731 .. _t_floating:
2733 Floating-Point Types
2734 """"""""""""""""""""
2736 .. list-table::
2737    :header-rows: 1
2739    * - Type
2740      - Description
2742    * - ``half``
2743      - 16-bit floating-point value
2745    * - ``float``
2746      - 32-bit floating-point value
2748    * - ``double``
2749      - 64-bit floating-point value
2751    * - ``fp128``
2752      - 128-bit floating-point value (112-bit mantissa)
2754    * - ``x86_fp80``
2755      -  80-bit floating-point value (X87)
2757    * - ``ppc_fp128``
2758      - 128-bit floating-point value (two 64-bits)
2760 The binary format of half, float, double, and fp128 correspond to the
2761 IEEE-754-2008 specifications for binary16, binary32, binary64, and binary128
2762 respectively.
2764 X86_mmx Type
2765 """"""""""""
2767 :Overview:
2769 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2770 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2771 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2772 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2773 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2774 of this type.
2776 :Syntax:
2780       x86_mmx
2783 .. _t_pointer:
2785 Pointer Type
2786 """"""""""""
2788 :Overview:
2790 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2791 commonly used to reference objects in memory.
2793 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2794 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2795 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2796 are target-specific.
2798 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2799 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2801 :Syntax:
2805       <type> *
2807 :Examples:
2809 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2810 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2811 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2812 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2813 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2814 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2815 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2817 .. _t_vector:
2819 Vector Type
2820 """""""""""
2822 :Overview:
2824 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2825 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2826 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2827 requires a size (number of elements), an underlying primitive data type,
2828 and a scalable property to represent vectors where the exact hardware
2829 vector length is unknown at compile time. Vector types are considered
2830 :ref:`first class <t_firstclass>`.
2832 :Syntax:
2836       < <# elements> x <elementtype> >          ; Fixed-length vector
2837       < vscale x <# elements> x <elementtype> > ; Scalable vector
2839 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2840 elementtype may be any integer, floating-point or pointer type. Vectors
2841 of size zero are not allowed. For scalable vectors, the total number of
2842 elements is a constant multiple (called vscale) of the specified number
2843 of elements; vscale is a positive integer that is unknown at compile time
2844 and the same hardware-dependent constant for all scalable vectors at run
2845 time. The size of a specific scalable vector type is thus constant within
2846 IR, even if the exact size in bytes cannot be determined until run time.
2848 :Examples:
2850 +------------------------+----------------------------------------------------+
2851 | ``<4 x i32>``          | Vector of 4 32-bit integer values.                 |
2852 +------------------------+----------------------------------------------------+
2853 | ``<8 x float>``        | Vector of 8 32-bit floating-point values.          |
2854 +------------------------+----------------------------------------------------+
2855 | ``<2 x i64>``          | Vector of 2 64-bit integer values.                 |
2856 +------------------------+----------------------------------------------------+
2857 | ``<4 x i64*>``         | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.     |
2858 +------------------------+----------------------------------------------------+
2859 | ``<vscale x 4 x i32>`` | Vector with a multiple of 4 32-bit integer values. |
2860 +------------------------+----------------------------------------------------+
2862 .. _t_label:
2864 Label Type
2865 ^^^^^^^^^^
2867 :Overview:
2869 The label type represents code labels.
2871 :Syntax:
2875       label
2877 .. _t_token:
2879 Token Type
2880 ^^^^^^^^^^
2882 :Overview:
2884 The token type is used when a value is associated with an instruction
2885 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2886 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2887 :ref:`select <i_select>` of type token.
2889 :Syntax:
2893       token
2897 .. _t_metadata:
2899 Metadata Type
2900 ^^^^^^^^^^^^^
2902 :Overview:
2904 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2905 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2907 :Syntax:
2911       metadata
2913 .. _t_aggregate:
2915 Aggregate Types
2916 ^^^^^^^^^^^^^^^
2918 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2919 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2920 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2921 aggregate types.
2923 .. _t_array:
2925 Array Type
2926 """"""""""
2928 :Overview:
2930 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2931 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2932 elements) and an underlying data type.
2934 :Syntax:
2938       [<# elements> x <elementtype>]
2940 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2941 be any type with a size.
2943 :Examples:
2945 +------------------+--------------------------------------+
2946 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2947 +------------------+--------------------------------------+
2948 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2949 +------------------+--------------------------------------+
2950 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2951 +------------------+--------------------------------------+
2953 Here are some examples of multidimensional arrays:
2955 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2956 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2957 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2958 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating-point values.   |
2959 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2960 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2961 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2963 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2964 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2965 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2966 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2967 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2968 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2969 example.
2971 .. _t_struct:
2973 Structure Type
2974 """"""""""""""
2976 :Overview:
2978 The structure type is used to represent a collection of data members
2979 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2980 a size.
2982 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2983 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2984 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2985 '``insertvalue``' instructions.
2987 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2988 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2989 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2990 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2991 required to match what the underlying code generator expects.
2993 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2994 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2995 identified types are always defined at the top level with a name.
2996 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2997 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2998 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
3000 :Syntax:
3004       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
3005       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
3007 :Examples:
3009 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
3010 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
3011 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
3012 | ``{ 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``.  |
3013 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
3014 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
3015 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
3017 .. _t_opaque:
3019 Opaque Structure Types
3020 """"""""""""""""""""""
3022 :Overview:
3024 Opaque structure types are used to represent named structure types that
3025 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
3026 notion of a forward declared structure.
3028 :Syntax:
3032       %X = type opaque
3033       %52 = type opaque
3035 :Examples:
3037 +--------------+-------------------+
3038 | ``opaque``   | An opaque type.   |
3039 +--------------+-------------------+
3041 .. _constants:
3043 Constants
3044 =========
3046 LLVM has several different basic types of constants. This section
3047 describes them all and their syntax.
3049 Simple Constants
3050 ----------------
3052 **Boolean constants**
3053     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
3054     of the ``i1`` type.
3055 **Integer constants**
3056     Standard integers (such as '4') are constants of the
3057     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
3058     integer types.
3059 **Floating-point constants**
3060     Floating-point constants use standard decimal notation (e.g.
3061     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
3062     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
3063     decimal value of a floating-point constant. For example, the
3064     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
3065     decimal in binary. Floating-point constants must have a
3066     :ref:`floating-point <t_floating>` type.
3067 **Null pointer constants**
3068     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
3069     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
3070 **Token constants**
3071     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
3072     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
3074 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
3075 floating-point constants. For example, the form
3076 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
3077 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating-point
3078 constants are required (and the only time that they are generated by the
3079 disassembler) is when a floating-point constant must be emitted but it
3080 cannot be represented as a decimal floating-point number in a reasonable
3081 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
3082 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
3083 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
3085 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
3086 double are represented using the 16-digit form shown above (which
3087 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
3088 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
3089 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
3090 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
3091 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
3092 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
3093 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
3094 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
3095 will only work if they match the long double format on your target.
3096 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
3097 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
3098 (sign bit at the left).
3100 There are no constants of type x86_mmx.
3102 .. _complexconstants:
3104 Complex Constants
3105 -----------------
3107 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
3108 constants and smaller complex constants.
3110 **Structure constants**
3111     Structure constants are represented with notation similar to
3112     structure type definitions (a comma separated list of elements,
3113     surrounded by braces (``{}``)). For example:
3114     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
3115     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
3116     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
3117     must match those specified by the type.
3118 **Array constants**
3119     Array constants are represented with notation similar to array type
3120     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
3121     square brackets (``[]``)). For example:
3122     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
3123     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
3124     match those specified by the type. As a special case, character array
3125     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
3126     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
3127 **Vector constants**
3128     Vector constants are represented with notation similar to vector
3129     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
3130     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
3131     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
3132     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
3133     elements must match those specified by the type.
3134 **Zero initialization**
3135     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
3136     value to zero of *any* type, including scalar and
3137     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
3138     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
3139     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
3140 **Metadata node**
3141     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
3142     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
3143     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
3144     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
3145     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
3146     information such as debug info.
3148 Global Variable and Function Addresses
3149 --------------------------------------
3151 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
3152 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
3153 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
3154 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
3155 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
3156 file:
3158 .. code-block:: llvm
3160     @X = global i32 17
3161     @Y = global i32 42
3162     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
3164 .. _undefvalues:
3166 Undefined Values
3167 ----------------
3169 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
3170 indicates that the user of the value may receive an unspecified
3171 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
3172 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
3174 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
3175 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
3176 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
3177 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
3179 .. code-block:: llvm
3181       %A = add %X, undef
3182       %B = sub %X, undef
3183       %C = xor %X, undef
3184     Safe:
3185       %A = undef
3186       %B = undef
3187       %C = undef
3189 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
3190 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
3192 .. code-block:: llvm
3194       %A = or %X, undef
3195       %B = and %X, undef
3196     Safe:
3197       %A = -1
3198       %B = 0
3199     Safe:
3200       %A = %X  ;; By choosing undef as 0
3201       %B = %X  ;; By choosing undef as -1
3202     Unsafe:
3203       %A = undef
3204       %B = undef
3206 These logical operations have bits that are not always affected by the
3207 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
3208 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
3209 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
3210 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
3211 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
3212 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
3213 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
3214 allowing the '``or``' to be folded to -1.
3216 .. code-block:: llvm
3218       %A = select undef, %X, %Y
3219       %B = select undef, 42, %Y
3220       %C = select %X, %Y, undef
3221     Safe:
3222       %A = %X     (or %Y)
3223       %B = 42     (or %Y)
3224       %C = %Y
3225     Unsafe:
3226       %A = undef
3227       %B = undef
3228       %C = undef
3230 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
3231 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
3232 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
3233 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
3234 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
3235 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
3236 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
3238 .. code-block:: text
3240       %A = xor undef, undef
3242       %B = undef
3243       %C = xor %B, %B
3245       %D = undef
3246       %E = icmp slt %D, 4
3247       %F = icmp gte %D, 4
3249     Safe:
3250       %A = undef
3251       %B = undef
3252       %C = undef
3253       %D = undef
3254       %E = undef
3255       %F = undef
3257 This example points out that two '``undef``' operands are not
3258 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
3259 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
3260 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
3261 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
3262 its value over its "live range". This is true because the variable
3263 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
3264 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
3265 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
3266 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
3267 uses with" concept would not hold.
3269 To ensure all uses of a given register observe the same value (even if
3270 '``undef``'), the :ref:`freeze instruction <i_freeze>` can be used.
3272 .. code-block:: llvm
3274       %A = sdiv undef, %X
3275       %B = sdiv %X, undef
3276     Safe:
3277       %A = 0
3278     b: unreachable
3280 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
3281 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
3282 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
3283 operation can be constant folded to '``0``', because the '``undef``'
3284 could be zero, and zero divided by any value is zero.
3285 However, in the second example, we can make a more aggressive
3286 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
3287 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
3288 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
3289 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
3290 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
3291 optimizer can assume that it occurs in dead code.
3293 .. code-block:: text
3295     a:  store undef -> %X
3296     b:  store %X -> undef
3297     Safe:
3298     a: <deleted>
3299     b: unreachable
3301 A store *of* an undefined value can be assumed to not have any effect;
3302 we can assume that the value is overwritten with bits that happen to
3303 match what was already there. However, a store *to* an undefined
3304 location could clobber arbitrary memory, therefore, it has undefined
3305 behavior.
3307 **MemorySanitizer**, a detector of uses of uninitialized memory,
3308 defines a branch with condition that depends on an undef value (or
3309 certain other values, like e.g. a result of a load from heap-allocated
3310 memory that has never been stored to) to have an externally visible
3311 side effect. For this reason functions with *sanitize_memory*
3312 attribute are not allowed to produce such branches "out of thin
3313 air". More strictly, an optimization that inserts a conditional branch
3314 is only valid if in all executions where the branch condition has at
3315 least one undefined bit, the same branch condition is evaluated in the
3316 input IR as well.
3318 .. _poisonvalues:
3320 Poison Values
3321 -------------
3323 In order to facilitate speculative execution, many instructions do not
3324 invoke immediate undefined behavior when provided with illegal operands,
3325 and return a poison value instead.
3327 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
3328 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
3329 the ``nsw`` flag.
3331 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
3333 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
3334 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
3335    their dynamic predecessor basic block.
3336 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
3337    in the dynamic callers of their functions.
3338 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
3339    instructions that dynamically transfer control back to them.
3340 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
3341    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
3342    call instructions that dynamically transfer control back to them.
3343 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
3344    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
3345    (including loads and stores implied by intrinsics such as
3346    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
3347 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
3348    most recent preceding instruction with externally visible side
3349    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
3350    operations <volatile>`.)
3351 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
3352    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
3353    multiple successors and the instruction is always executed when
3354    control transfers to one of the successors, and may not be executed
3355    when control is transferred to another.
3356 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
3357    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
3358    be different if the terminator had transferred control to a different
3359    successor.
3360 -  Dependence is transitive.
3361 -  Vector elements may be independently poisoned. Therefore, transforms
3362    on instructions such as shufflevector must be careful to propagate
3363    poison across values or elements only as allowed by the original code.
3365 An instruction that *depends* on a poison value, produces a poison value
3366 itself. A poison value may be relaxed into an
3367 :ref:`undef value <undefvalues>`, which takes an arbitrary bit-pattern.
3368 Propagation of poison can be stopped with the
3369 :ref:`freeze instruction <i_freeze>`.
3371 This means that immediate undefined behavior occurs if a poison value is
3372 used as an instruction operand that has any values that trigger undefined
3373 behavior. Notably this includes (but is not limited to):
3375 -  The pointer operand of a :ref:`load <i_load>`, :ref:`store <i_store>` or
3376    any other pointer dereferencing instruction (independent of address
3377    space).
3378 -  The divisor operand of a ``udiv``, ``sdiv``, ``urem`` or ``srem``
3379    instruction.
3380 -  The condition operand of a :ref:`br <i_br>` instruction.
3381 -  The callee operand of a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
3382    instruction.
3384 Here are some examples:
3386 .. code-block:: llvm
3388     entry:
3389       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
3390       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
3391       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
3392       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; Undefined behavior due to
3393                                            ; store to poison.
3395       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
3396       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
3398       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
3399       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
3400       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
3401       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr   ; Returns a poison value.
3403       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
3404       br i1 %cmp, label %end, label %end   ; undefined behavior
3406     end:
3408 .. _blockaddress:
3410 Addresses of Basic Blocks
3411 -------------------------
3413 ``blockaddress(@function, %block)``
3415 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
3416 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
3417 Taking the address of the entry block is illegal.
3419 This value only has defined behavior when used as an operand to the
3420 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' or ':ref:`callbr <i_callbr>`'instruction, or
3421 for comparisons against null. Pointer equality tests between labels addresses
3422 results in undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok,
3423 and no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
3424 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
3425 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
3426 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr`` or
3427 ``callbr`` instruction.
3429 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
3430 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
3432 .. _constantexprs:
3434 Constant Expressions
3435 --------------------
3437 Constant expressions are used to allow expressions involving other
3438 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
3439 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
3440 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
3441 The following is the syntax for constant expressions:
3443 ``trunc (CST to TYPE)``
3444     Perform the :ref:`trunc operation <i_trunc>` on constants.
3445 ``zext (CST to TYPE)``
3446     Perform the :ref:`zext operation <i_zext>` on constants.
3447 ``sext (CST to TYPE)``
3448     Perform the :ref:`sext operation <i_sext>` on constants.
3449 ``fptrunc (CST to TYPE)``
3450     Truncate a floating-point constant to another floating-point type.
3451     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
3452     must be floating-point.
3453 ``fpext (CST to TYPE)``
3454     Floating-point extend a constant to another type. The size of CST
3455     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
3456     floating-point.
3457 ``fptoui (CST to TYPE)``
3458     Convert a floating-point constant to the corresponding unsigned
3459     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3460     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3461     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3462     value won't fit in the integer type, the result is a
3463     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3464 ``fptosi (CST to TYPE)``
3465     Convert a floating-point constant to the corresponding signed
3466     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3467     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3468     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3469     value won't fit in the integer type, the result is a
3470     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3471 ``uitofp (CST to TYPE)``
3472     Convert an unsigned integer constant to the corresponding
3473     floating-point constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point
3474     type.  CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3475     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3476 ``sitofp (CST to TYPE)``
3477     Convert a signed integer constant to the corresponding floating-point
3478     constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point type.
3479     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3480     be scalars, or vectors of the same number of elements.
3481 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
3482     Perform the :ref:`ptrtoint operation <i_ptrtoint>` on constants.
3483 ``inttoptr (CST to TYPE)``
3484     Perform the :ref:`inttoptr operation <i_inttoptr>` on constants.
3485     This one is *really* dangerous!
3486 ``bitcast (CST to TYPE)``
3487     Convert a constant, CST, to another TYPE.
3488     The constraints of the operands are the same as those for the
3489     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`.
3490 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
3491     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
3492     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
3493     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
3494 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
3495     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
3496     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
3497     instruction, the index list may have one or more indexes, which are
3498     required to make sense for the type of "pointer to TY".
3499 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
3500     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
3501 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
3502     Perform the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
3503 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
3504     Perform the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
3505 ``extractelement (VAL, IDX)``
3506     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
3507     constants.
3508 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3509     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3510     constants.
3511 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3512     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3513     constants.
3514 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3515     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3516     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3517     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3518     least one index value must be specified.
3519 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3520     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3521     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3522     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3523     value must be specified.
3524 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3525     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3526     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3527     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3528     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3529     operations on floating-point values are allowed).
3531 Other Values
3532 ============
3534 .. _inlineasmexprs:
3536 Inline Assembler Expressions
3537 ----------------------------
3539 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3540 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3541 represents the inline assembler as a template string (containing the
3542 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3543 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3544 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3545 stack conservatively.
3547 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3548 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3549 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3550 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3551 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3553 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3554 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3555 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3556 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3557 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3558 syntax known to LLVM.
3560 LLVM also supports a few more substitutions useful for writing inline assembly:
3562 - ``${:uid}``: Expands to a decimal integer unique to this inline assembly blob.
3563   This substitution is useful when declaring a local label. Many standard
3564   compiler optimizations, such as inlining, may duplicate an inline asm blob.
3565   Adding a blob-unique identifier ensures that the two labels will not conflict
3566   during assembly. This is used to implement `GCC's %= special format
3567   string <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html>`_.
3568 - ``${:comment}``: Expands to the comment character of the current target's
3569   assembly dialect. This is usually ``#``, but many targets use other strings,
3570   such as ``;``, ``//``, or ``!``.
3571 - ``${:private}``: Expands to the assembler private label prefix. Labels with
3572   this prefix will not appear in the symbol table of the assembled object.
3573   Typically the prefix is ``L``, but targets may use other strings. ``.L`` is
3574   relatively popular.
3576 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3577 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3578 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3579 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3580 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3581 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3582 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3583 assembly.
3585 An example inline assembler expression is:
3587 .. code-block:: llvm
3589     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3591 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3592 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3593 Thus, typically we have:
3595 .. code-block:: llvm
3597     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3599 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3600 marked as having side effects. This is done through the use of the
3601 '``sideeffect``' keyword, like so:
3603 .. code-block:: llvm
3605     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3607 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3608 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3609 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3610 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3611 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3612 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3614 .. code-block:: llvm
3616     call void asm alignstack "eieio", ""()
3618 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3619 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3620 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3621 the only supported dialects. An example is:
3623 .. code-block:: llvm
3625     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3627 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3628 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3629 keyword last.
3631 Inline Asm Constraint String
3632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3634 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3635 more constraint codes.
3637 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3638 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3639 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3640 second, etc.
3642 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3643 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3644 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3645 clobbers. They cannot be intermingled.
3647 There are also three different categories of constraint codes:
3649 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3650   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3651   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3652 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3653   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3654   modes used by the target.
3655 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3656   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3657   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3658   proper range for the instruction you wish to use it with.
3660 Output constraints
3661 """"""""""""""""""
3663 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3664 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3665 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3666 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3667 below about indirect outputs).
3669 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3670 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3671 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3672 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3673 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3674 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3675 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3676 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3677 output).
3679 Input constraints
3680 """""""""""""""""
3682 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3683 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3684 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3685 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3686 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3687 contain the same value.
3689 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3690 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3691 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3692 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3693 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3694 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3695 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3696 constraint).
3698 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3699 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3700 (even when the other input has the same value).
3702 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3703 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3705 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3706 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3707 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3708 registers, and all of them passed to the inline asm.
3710 However, this feature is often not as useful as you might think.
3712 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3713 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3714 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3715 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3716 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3717 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3719 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3720 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3721 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3722 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3723 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3724 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3725 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3726 use)
3728 Indirect inputs and outputs
3729 """""""""""""""""""""""""""
3731 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3732 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3733 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3734 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3735 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3736 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3737 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3738 memory location, instead of just read from it).
3740 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3741 address of a variable as a value.
3743 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3744 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3745 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3746 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3747 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3748 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3749 optimization passes. I would recommend not using it.)
3752 Clobber constraints
3753 """""""""""""""""""
3755 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3756 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3757 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3758 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3759 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3760 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3761 output.
3763 Note that clobbering named registers that are also present in output
3764 constraints is not legal.
3767 Constraint Codes
3768 """"""""""""""""
3769 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3771 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3772 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3773 (e.g. "``{eax}``").
3775 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3776 GCC's constraint codes.
3778 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3779 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3780 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3782 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3783 inline asm constraint list:
3785 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3786    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3787    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3788    constraint list.
3790 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3791    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3792    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3793    constraint list will be chosen together.
3795 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3796 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3797 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3798 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3800 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3801 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3802 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3803 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3804 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3805 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3806 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3807 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3808 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3809 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3810 intended.)
3812 Supported Constraint Code List
3813 """"""""""""""""""""""""""""""
3815 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3816 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3817 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3818 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3820 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3822 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3823 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3824   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3825   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3826 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3827   immediate, or a relocatable value.
3828 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3829 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3830 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3831   useful to pass a label for an asm branch or call.
3833   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3834      block without telling llvm about the control transfer???)
3836 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3838 Other constraints are target-specific:
3840 AArch64:
3842 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3843 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3844   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3845 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3846   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3847 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3848   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3849 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3850   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3851 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3852   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3853   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3854   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3855 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3856   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3857 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3858   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3859   well.)
3860 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3861 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point, SIMD or SVE vector register.
3862 - ``x``: Like w, but restricted to registers 0 to 15 inclusive.
3863 - ``y``: Like w, but restricted to SVE vector registers Z0 to Z7 inclusive.
3864 - ``Upl``: One of the low eight SVE predicate registers (P0 to P7)
3865 - ``Upa``: Any of the SVE predicate registers (P0 to P15)
3867 AMDGPU:
3869 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3870 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3871 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3874 All ARM modes:
3876 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3877   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3878 - ``Te``: An even general-purpose 32-bit integer register: ``r0,r2,...,r12,r14``
3879 - ``To``: An odd general-purpose 32-bit integer register: ``r1,r3,...,r11``
3881 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3883 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3884 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3885 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3886 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3887   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3888   print the inverted value).
3889 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3890   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3891   value).
3892 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3893 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3894 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3895 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3896 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3897   as ``r``.
3898 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3899   invalid.
3900 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register in the ranges
3901   ``s0-s31``, ``d0-d31``, or ``q0-q15``, respectively.
3902 - ``t``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register in the ranges
3903   ``s0-s31``, ``d0-d15``, or ``q0-q7``, respectively.
3904 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register in the ranges
3905   ``s0-s15``, ``d0-d7``, or ``q0-q3``, respectively.
3907 ARM's Thumb1 mode:
3909 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3910 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3911 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3912   some amount.
3913 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3914 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3915 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3916 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3917 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3918 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3919 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3920 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register in the ranges
3921   ``s0-s31``, ``d0-d31``, or ``q0-q15``, respectively.
3922 - ``t``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register in the ranges
3923   ``s0-s31``, ``d0-d15``, or ``q0-q7``, respectively.
3924 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register in the ranges
3925   ``s0-s15``, ``d0-d7``, or ``q0-q3``, respectively.
3928 Hexagon:
3930 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3931   at the moment.
3932 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3934 MSP430:
3936 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3938 MIPS:
3940 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3941 - ``J``: An immediate integer zero.
3942 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3943 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3944 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3945 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3946 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3947 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3948   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3949 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3950   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3951   ``m``.
3952 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3953   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3954 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3955 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3956   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3957   argument modifier for compatibility with GCC.
3958 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3959   ``25``).
3960 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3961 - ``x``: Invalid.
3963 NVPTX:
3965 - ``b``: A 1-bit integer register.
3966 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3967 - ``r``: A 32-bit integer register.
3968 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3969 - ``f``: A 32-bit float register.
3970 - ``d``: A 64-bit float register.
3973 PowerPC:
3975 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3976 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3977 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3978 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3979 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3980 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3981 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3982 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3983   constant.
3984 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3985   treated the same as ``m``.
3986 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3987 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3988   ``R1-R31``).
3989 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3990   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3991 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3992   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3993   altivec vector register (``V0-V31``).
3995   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3996      is supposed to only use the altivec vector registers?
3998 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3999 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
4000 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
4001   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
4002 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating-point register, from the full VSX register
4003   set.
4005 RISC-V:
4007 - ``A``: An address operand (using a general-purpose register, without an
4008   offset).
4009 - ``I``: A 12-bit signed integer immediate operand.
4010 - ``J``: A zero integer immediate operand.
4011 - ``K``: A 5-bit unsigned integer immediate operand.
4012 - ``f``: A 32- or 64-bit floating-point register (requires F or D extension).
4013 - ``r``: A 32- or 64-bit general-purpose register (depending on the platform
4014   ``XLEN``).
4016 Sparc:
4018 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
4019 - ``r``: A 32-bit integer register.
4020 - ``f``: Any floating-point register on SparcV8, or a floating-point
4021   register in the "low" half of the registers on SparcV9.
4022 - ``e``: Any floating-point register. (Same as ``f`` on SparcV8.)
4024 SystemZ:
4026 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
4027 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
4028 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
4029 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
4030 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
4031 - ``Q``: A memory address operand with a base address and a 12-bit immediate
4032   unsigned displacement.
4033 - ``R``: A memory address operand with a base address, a 12-bit immediate
4034   unsigned displacement, and an index register.
4035 - ``S``: A memory address operand with a base address and a 20-bit immediate
4036   signed displacement.
4037 - ``T``: A memory address operand with a base address, a 20-bit immediate
4038   signed displacement, and an index register.
4039 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
4040 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
4041   address context evaluates as zero).
4042 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
4043   (LLVM-specific)
4044 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating-point register.
4046 X86:
4048 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
4049 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
4050 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
4051 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
4052   0xffffffff.
4053 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
4054 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
4055 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
4056 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
4057 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
4058 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
4059 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
4060   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
4061   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
4062 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
4063   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
4064 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
4065 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
4066   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
4067 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
4068 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
4069 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
4070   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
4071   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
4072   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
4073 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
4074 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
4075   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
4076   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
4077   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
4078   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
4079   statement.
4081 XCore:
4083 - ``r``: A 32-bit integer register.
4086 .. _inline-asm-modifiers:
4088 Asm template argument modifiers
4089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4091 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
4092 "``${0:n}``".
4094 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
4095 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
4096 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
4097 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
4099 Target-independent:
4101 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
4102   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4103 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
4104   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4105 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
4106   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
4108 AArch64:
4110 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
4111   instead of ``x30``, print ``w30``.
4112 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
4113 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
4114   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
4115   ``v*``.
4117 AMDGPU:
4119 - ``r``: No effect.
4121 ARM:
4123 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
4124   register).
4125 - ``P``: No effect.
4126 - ``q``: No effect.
4127 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
4128   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
4129 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
4130   prefix.
4131 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
4132 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
4133   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
4134 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
4135   register of a two-register operand.
4136 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
4137   register of a two-register operand.
4138 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
4139   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
4140   to ``R``.)
4142   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
4143      of a two-register operand.
4145 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
4146 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
4147 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
4148   adornment.
4150 Hexagon:
4152 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4153   has been allocated consecutively to the first.
4155   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4156      nothing that ensures that happens, is there?
4158 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4159   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4161 MSP430:
4163 No additional modifiers.
4165 MIPS:
4167 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
4168 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
4169 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
4170 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
4171 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
4172 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
4173   address of the low-order word of a double-word memory operand.
4175   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
4177 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
4178   address of the high-order word of a double-word memory operand.
4180   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
4182 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
4183   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
4184   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
4185   ``M``.)
4186 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
4187   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
4188   constraint.
4190 NVPTX:
4192 - ``r``: No effect.
4194 PowerPC:
4196 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
4197   has been allocated consecutively to the first.
4199   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4200      nothing that ensures that happens, is there?
4202 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4203   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4204 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
4205   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
4206 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
4207   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
4208   always print nothing)
4209 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
4210   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
4212 RISC-V:
4214 - ``i``: Print the letter 'i' if the operand is not a register, otherwise print
4215   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions, etc.
4216 - ``z``: Print the register ``zero`` if an immediate zero, otherwise print
4217   normally.
4219 Sparc:
4221 - ``r``: No effect.
4223 SystemZ:
4225 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
4226 target-independent modifiers.
4228 X86:
4230 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
4231   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
4232 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
4233 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
4234   operand.
4235 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
4236   memory operand.
4237 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
4238   operand.
4239 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
4240   operand.
4241 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
4242   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
4243 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
4244   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
4245   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
4246   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
4247 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
4248 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
4249   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
4251 XCore:
4253 No additional modifiers.
4256 Inline Asm Metadata
4257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4259 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
4260 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
4261 integers. If present, the code generator will use the integer as the
4262 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
4263 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
4264 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
4265 it. For example:
4267 .. code-block:: llvm
4269     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
4270     ...
4271     !42 = !{ i32 1234567 }
4273 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
4274 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
4275 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
4276 occurs on.
4278 .. _metadata:
4280 Metadata
4281 ========
4283 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
4284 that can convey extra information about the code to the optimizers and
4285 code generator. One example application of metadata is source-level
4286 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
4288 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
4289 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
4291 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
4293 .. _metadata-string:
4295 Metadata Nodes and Metadata Strings
4296 -----------------------------------
4298 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
4299 contain any character by escaping non-printable characters with
4300 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
4301 "``!"test\00"``".
4303 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
4304 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
4305 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
4306 their operand. For example:
4308 .. code-block:: llvm
4310     !{ !"test\00", i32 10}
4312 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
4314 .. code-block:: text
4316     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
4318 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
4319 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
4320 when metadata operands change.
4322 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
4323 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
4324 example:
4326 .. code-block:: llvm
4328     !foo = !{!4, !3}
4330 Metadata can be used as function arguments. Here the ``llvm.dbg.value``
4331 intrinsic is using three metadata arguments:
4333 .. code-block:: llvm
4335     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, metadata !25, metadata !26)
4337 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
4338 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
4340 .. code-block:: llvm
4342     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
4344 Metadata can also be attached to a function or a global variable. Here metadata
4345 ``!22`` is attached to the ``f1`` and ``f2 functions, and the globals ``g1``
4346 and ``g2`` using the ``!dbg`` identifier:
4348 .. code-block:: llvm
4350     declare !dbg !22 void @f1()
4351     define void @f2() !dbg !22 {
4352       ret void
4353     }
4355     @g1 = global i32 0, !dbg !22
4356     @g2 = external global i32, !dbg !22
4358 A transformation is required to drop any metadata attachment that it does not
4359 know or know it can't preserve. Currently there is an exception for metadata
4360 attachment to globals for ``!type`` and ``!absolute_symbol`` which can't be
4361 unconditionally dropped unless the global is itself deleted.
4363 Metadata attached to a module using named metadata may not be dropped, with
4364 the exception of debug metadata (named metadata with the name ``!llvm.dbg.*``).
4366 More information about specific metadata nodes recognized by the
4367 optimizers and code generator is found below.
4369 .. _specialized-metadata:
4371 Specialized Metadata Nodes
4372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4374 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
4375 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
4376 order.
4378 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
4379 metadata nodes are related to debug info.
4381 .. _DICompileUnit:
4383 DICompileUnit
4384 """""""""""""
4386 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
4387 ``retainedTypes:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:`` fields are tuples
4388 containing the debug info to be emitted along with the compile unit, regardless
4389 of code optimizations (some nodes are only emitted if there are references to
4390 them from instructions). The ``debugInfoForProfiling:`` field is a boolean
4391 indicating whether or not line-table discriminators are updated to provide
4392 more-accurate debug info for profiling results.
4394 .. code-block:: text
4396     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
4397                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
4398                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: FullDebug,
4399                         enums: !2, retainedTypes: !3, globals: !4, imports: !5,
4400                         macros: !6, dwoId: 0x0abcd)
4402 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
4403 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.  These
4404 descriptors are collected by a named metadata node ``!llvm.dbg.cu``. They keep
4405 track of global variables, type information, and imported entities (declarations
4406 and namespaces).
4408 .. _DIFile:
4410 DIFile
4411 """"""
4413 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
4415 .. code-block:: none
4417     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir",
4418                  checksumkind: CSK_MD5,
4419                  checksum: "000102030405060708090a0b0c0d0e0f")
4421 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
4422 for ``file:`` fields.
4423 Valid values for ``checksumkind:`` field are: {CSK_None, CSK_MD5, CSK_SHA1}
4425 .. _DIBasicType:
4427 DIBasicType
4428 """""""""""
4430 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
4431 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
4433 .. code-block:: text
4435     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4436                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4437     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
4439 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
4440 following:
4442 .. code-block:: text
4444   DW_ATE_address       = 1
4445   DW_ATE_boolean       = 2
4446   DW_ATE_float         = 4
4447   DW_ATE_signed        = 5
4448   DW_ATE_signed_char   = 6
4449   DW_ATE_unsigned      = 7
4450   DW_ATE_unsigned_char = 8
4452 .. _DISubroutineType:
4454 DISubroutineType
4455 """"""""""""""""
4457 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
4458 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
4459 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
4460 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
4462 .. code-block:: text
4464     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
4465     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
4466     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
4468 .. _DIDerivedType:
4470 DIDerivedType
4471 """""""""""""
4473 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
4474 qualified types.
4476 .. code-block:: text
4478     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4479                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4480     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
4481                         align: 32)
4483 The following ``tag:`` values are valid:
4485 .. code-block:: text
4487   DW_TAG_member             = 13
4488   DW_TAG_pointer_type       = 15
4489   DW_TAG_reference_type     = 16
4490   DW_TAG_typedef            = 22
4491   DW_TAG_inheritance        = 28
4492   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
4493   DW_TAG_const_type         = 38
4494   DW_TAG_friend             = 42
4495   DW_TAG_volatile_type      = 53
4496   DW_TAG_restrict_type      = 55
4497   DW_TAG_atomic_type        = 71
4499 .. _DIDerivedTypeMember:
4501 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
4502 <DICompositeType>`. The type of the member is the ``baseType:``. The
4503 ``offset:`` is the member's bit offset.  If the composite type has an ODR
4504 ``identifier:`` and does not set ``flags: DIFwdDecl``, then the member is
4505 uniqued based only on its ``name:`` and ``scope:``.
4507 ``DW_TAG_inheritance`` and ``DW_TAG_friend`` are used in the ``elements:``
4508 field of :ref:`composite types <DICompositeType>` to describe parents and
4509 friends.
4511 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
4513 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
4514 ``DW_TAG_volatile_type``, ``DW_TAG_restrict_type`` and ``DW_TAG_atomic_type``
4515 are used to qualify the ``baseType:``.
4517 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
4519 .. _DICompositeType:
4521 DICompositeType
4522 """""""""""""""
4524 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
4525 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
4527 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
4528 identifier used for type merging between modules.  When specified,
4529 :ref:`subprogram declarations <DISubprogramDeclaration>` and :ref:`member
4530 derived types <DIDerivedTypeMember>` that reference the ODR-type in their
4531 ``scope:`` change uniquing rules.
4533 For a given ``identifier:``, there should only be a single composite type that
4534 does not have  ``flags: DIFlagFwdDecl`` set.  LLVM tools that link modules
4535 together will unique such definitions at parse time via the ``identifier:``
4536 field, even if the nodes are ``distinct``.
4538 .. code-block:: text
4540     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4541     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4542     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4543     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
4544                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
4545                           elements: !{!0, !1, !2})
4547 The following ``tag:`` values are valid:
4549 .. code-block:: text
4551   DW_TAG_array_type       = 1
4552   DW_TAG_class_type       = 2
4553   DW_TAG_enumeration_type = 4
4554   DW_TAG_structure_type   = 19
4555   DW_TAG_union_type       = 23
4557 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
4558 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
4559 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
4560 array type is a native packed vector.
4562 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
4563 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
4564 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
4565 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4567 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
4568 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
4569 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member``, ``tag: DW_TAG_inheritance``, or
4570 ``tag: DW_TAG_friend``; or :ref:`subprograms <DISubprogram>` with
4571 ``isDefinition: false``.
4573 .. _DISubrange:
4575 DISubrange
4576 """"""""""
4578 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
4579 :ref:`DICompositeType`.
4581 - ``count: -1`` indicates an empty array.
4582 - ``count: !9`` describes the count with a :ref:`DILocalVariable`.
4583 - ``count: !11`` describes the count with a :ref:`DIGlobalVariable`.
4585 .. code-block:: text
4587     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
4588     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
4589     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
4591     ; Scopes used in rest of example
4592     !6 = !DIFile(filename: "vla.c", directory: "/path/to/file")
4593     !7 = distinct !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !6)
4594     !8 = distinct !DISubprogram(name: "foo", scope: !7, file: !6, line: 5)
4596     ; Use of local variable as count value
4597     !9 = !DIBasicType(name: "int", size: 32, encoding: DW_ATE_signed)
4598     !10 = !DILocalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 42, type: !9)
4599     !11 = !DISubrange(count: !10, lowerBound: 0)
4601     ; Use of global variable as count value
4602     !12 = !DIGlobalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 22, type: !9)
4603     !13 = !DISubrange(count: !12, lowerBound: 0)
4605 .. _DIEnumerator:
4607 DIEnumerator
4608 """"""""""""
4610 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4611 variants of :ref:`DICompositeType`.
4613 .. code-block:: text
4615     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4616     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4617     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4619 DITemplateTypeParameter
4620 """""""""""""""""""""""
4622 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4623 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4624 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4626 .. code-block:: text
4628     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4630 DITemplateValueParameter
4631 """"""""""""""""""""""""
4633 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4634 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4635 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4636 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4637 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4639 .. code-block:: text
4641     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4643 DINamespace
4644 """""""""""
4646 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4648 .. code-block:: text
4650     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4652 .. _DIGlobalVariable:
4654 DIGlobalVariable
4655 """"""""""""""""
4657 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4659 .. code-block:: text
4661     @foo = global i32, !dbg !0
4662     !0 = !DIGlobalVariableExpression(var: !1, expr: !DIExpression())
4663     !1 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !2,
4664                            file: !3, line: 7, type: !4, isLocal: true,
4665                            isDefinition: false, declaration: !5)
4668 DIGlobalVariableExpression
4669 """"""""""""""""""""""""""
4671 ``DIGlobalVariableExpression`` nodes tie a :ref:`DIGlobalVariable` together
4672 with a :ref:`DIExpression`.
4674 .. code-block:: text
4676     @lower = global i32, !dbg !0
4677     @upper = global i32, !dbg !1
4678     !0 = !DIGlobalVariableExpression(
4679              var: !2,
4680              expr: !DIExpression(DW_OP_LLVM_fragment, 0, 32)
4681              )
4682     !1 = !DIGlobalVariableExpression(
4683              var: !2,
4684              expr: !DIExpression(DW_OP_LLVM_fragment, 32, 32)
4685              )
4686     !2 = !DIGlobalVariable(name: "split64", linkageName: "split64", scope: !3,
4687                            file: !4, line: 8, type: !5, declaration: !6)
4689 All global variable expressions should be referenced by the `globals:` field of
4690 a :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4692 .. _DISubprogram:
4694 DISubprogram
4695 """"""""""""
4697 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4698 distinct ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using
4699 ``!dbg`` metadata. A unique ``DISubprogram`` may be attached to a function
4700 declaration used for call site debug info. The ``variables:`` field points at
4701 :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be retained, even if their IR
4702 counterparts are optimized out of the IR. The ``type:`` field must point at an
4703 :ref:`DISubroutineType`.
4705 .. _DISubprogramDeclaration:
4707 When ``isDefinition: false``, subprograms describe a declaration in the type
4708 tree as opposed to a definition of a function.  If the scope is a composite
4709 type with an ODR ``identifier:`` and that does not set ``flags: DIFwdDecl``,
4710 then the subprogram declaration is uniqued based only on its ``linkageName:``
4711 and ``scope:``.
4713 .. code-block:: text
4715     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4716       ...
4717     }
4719     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4720                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4721                                 isDefinition: true, scopeLine: 8,
4722                                 containingType: !4,
4723                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4724                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4725                                 isOptimized: true, unit: !5, templateParams: !6,
4726                                 declaration: !7, variables: !8, thrownTypes: !9)
4728 .. _DILexicalBlock:
4730 DILexicalBlock
4731 """"""""""""""
4733 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4734 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4735 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4736 fields.
4738 .. code-block:: text
4740     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4742 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4743 operands.
4745 .. _DILexicalBlockFile:
4747 DILexicalBlockFile
4748 """"""""""""""""""
4750 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4751 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4752 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4753 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4755 .. code-block:: text
4757     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4758     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4759     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4761 .. _DILocation:
4763 DILocation
4764 """"""""""
4766 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4767 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4768 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4770 .. code-block:: text
4772     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4774 .. _DILocalVariable:
4776 DILocalVariable
4777 """""""""""""""
4779 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4780 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4781 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4782 :ref:`DISubprogram`.
4784 .. code-block:: text
4786     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4787                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4788     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4789                           type: !3)
4790     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4792 .. _DIExpression:
4794 DIExpression
4795 """"""""""""
4797 ``DIExpression`` nodes represent expressions that are inspired by the DWARF
4798 expression language. They are used in :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>`
4799 (such as ``llvm.dbg.declare`` and ``llvm.dbg.value``) to describe how the
4800 referenced LLVM variable relates to the source language variable. Debug
4801 intrinsics are interpreted left-to-right: start by pushing the value/address
4802 operand of the intrinsic onto a stack, then repeatedly push and evaluate
4803 opcodes from the DIExpression until the final variable description is produced.
4805 The current supported opcode vocabulary is limited:
4807 - ``DW_OP_deref`` dereferences the top of the expression stack.
4808 - ``DW_OP_plus`` pops the last two entries from the expression stack, adds
4809   them together and appends the result to the expression stack.
4810 - ``DW_OP_minus`` pops the last two entries from the expression stack, subtracts
4811   the last entry from the second last entry and appends the result to the
4812   expression stack.
4813 - ``DW_OP_plus_uconst, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4814 - ``DW_OP_LLVM_fragment, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4815   here, respectively) of the variable fragment from the working expression. Note
4816   that contrary to DW_OP_bit_piece, the offset is describing the location
4817   within the described source variable.
4818 - ``DW_OP_LLVM_convert, 16, DW_ATE_signed`` specifies a bit size and encoding
4819   (``16`` and ``DW_ATE_signed`` here, respectively) to which the top of the
4820   expression stack is to be converted. Maps into a ``DW_OP_convert`` operation
4821   that references a base type constructed from the supplied values.
4822 - ``DW_OP_LLVM_tag_offset, tag_offset`` specifies that a memory tag should be
4823   optionally applied to the pointer. The memory tag is derived from the
4824   given tag offset in an implementation-defined manner.
4825 - ``DW_OP_swap`` swaps top two stack entries.
4826 - ``DW_OP_xderef`` provides extended dereference mechanism. The entry at the top
4827   of the stack is treated as an address. The second stack entry is treated as an
4828   address space identifier.
4829 - ``DW_OP_stack_value`` marks a constant value.
4830 - ``DW_OP_LLVM_entry_value, N`` can only appear at the beginning of a
4831   ``DIExpression``, and it specifies that all register and memory read
4832   operations for the debug value instruction's value/address operand and for
4833   the ``(N - 1)`` operations immediately following the
4834   ``DW_OP_LLVM_entry_value`` refer to their respective values at function
4835   entry. For example, ``!DIExpression(DW_OP_LLVM_entry_value, 1,
4836   DW_OP_plus_uconst, 123, DW_OP_stack_value)`` specifies an expression where
4837   the entry value of the debug value instruction's value/address operand is
4838   pushed to the stack, and is added with 123. Due to framework limitations
4839   ``N`` can currently only be 1.
4841   ``DW_OP_LLVM_entry_value`` is only legal in MIR. The operation is introduced
4842   by the ``LiveDebugValues`` pass; currently only for function parameters that
4843   are unmodified throughout a function and that are described as simple
4844   register location descriptions. The operation is also introduced by the
4845   ``AsmPrinter`` pass when a call site parameter value
4846   (``DW_AT_call_site_parameter_value``) is represented as entry value of the
4847   parameter.
4848 - ``DW_OP_breg`` (or ``DW_OP_bregx``) represents a content on the provided
4849   signed offset of the specified register. The opcode is only generated by the
4850   ``AsmPrinter`` pass to describe call site parameter value which requires an
4851   expression over two registers.
4853 DWARF specifies three kinds of simple location descriptions: Register, memory,
4854 and implicit location descriptions.  Note that a location description is
4855 defined over certain ranges of a program, i.e the location of a variable may
4856 change over the course of the program. Register and memory location
4857 descriptions describe the *concrete location* of a source variable (in the
4858 sense that a debugger might modify its value), whereas *implicit locations*
4859 describe merely the actual *value* of a source variable which might not exist
4860 in registers or in memory (see ``DW_OP_stack_value``).
4862 A ``llvm.dbg.addr`` or ``llvm.dbg.declare`` intrinsic describes an indirect
4863 value (the address) of a source variable. The first operand of the intrinsic
4864 must be an address of some kind. A DIExpression attached to the intrinsic
4865 refines this address to produce a concrete location for the source variable.
4867 A ``llvm.dbg.value`` intrinsic describes the direct value of a source variable.
4868 The first operand of the intrinsic may be a direct or indirect value. A
4869 DIExpression attached to the intrinsic refines the first operand to produce a
4870 direct value. For example, if the first operand is an indirect value, it may be
4871 necessary to insert ``DW_OP_deref`` into the DIExpression in order to produce a
4872 valid debug intrinsic.
4874 .. note::
4876    A DIExpression is interpreted in the same way regardless of which kind of
4877    debug intrinsic it's attached to.
4879 .. code-block:: text
4881     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4882     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus_uconst, 3)
4883     !1 = !DIExpression(DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus)
4884     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4885     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus, DW_OP_LLVM_fragment, 3, 7)
4886     !4 = !DIExpression(DW_OP_constu, 2, DW_OP_swap, DW_OP_xderef)
4887     !5 = !DIExpression(DW_OP_constu, 42, DW_OP_stack_value)
4889 DIFlags
4890 """""""""""""""
4892 These flags encode various properties of DINodes.
4894 The `ExportSymbols` flag marks a class, struct or union whose members
4895 may be referenced as if they were defined in the containing class or
4896 union. This flag is used to decide whether the DW_AT_export_symbols can
4897 be used for the structure type.
4899 DIObjCProperty
4900 """"""""""""""
4902 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4904 .. code-block:: text
4906     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4907                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4909 DIImportedEntity
4910 """"""""""""""""
4912 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4913 compile unit.
4915 .. code-block:: text
4917    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4918                           entity: !1, line: 7)
4920 DIMacro
4921 """""""
4923 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4924 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4925 defining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4926 used to expand the macro identifier.
4928 .. code-block:: text
4930    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4931                  value: "((x) + 1)")
4932    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4934 DIMacroFile
4935 """""""""""
4937 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4938 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4939 appear in the included source file.
4941 .. code-block:: text
4943    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4944                      nodes: !3)
4946 '``tbaa``' Metadata
4947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4949 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4950 suitable for doing type based alias analysis (TBAA). Instead, metadata is
4951 added to the IR to describe a type system of a higher level language. This
4952 can be used to implement C/C++ strict type aliasing rules, but it can also
4953 be used to implement custom alias analysis behavior for other languages.
4955 This description of LLVM's TBAA system is broken into two parts:
4956 :ref:`Semantics<tbaa_node_semantics>` talks about high level issues, and
4957 :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` talks about the metadata
4958 encoding of various entities.
4960 It is always possible to trace any TBAA node to a "root" TBAA node (details
4961 in the :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` section).  TBAA
4962 nodes with different roots have an unknown aliasing relationship, and LLVM
4963 conservatively infers ``MayAlias`` between them.  The rules mentioned in
4964 this section only pertain to TBAA nodes living under the same root.
4966 .. _tbaa_node_semantics:
4968 Semantics
4969 """""""""
4971 The TBAA metadata system, referred to as "struct path TBAA" (not to be
4972 confused with ``tbaa.struct``), consists of the following high level
4973 concepts: *Type Descriptors*, further subdivided into scalar type
4974 descriptors and struct type descriptors; and *Access Tags*.
4976 **Type descriptors** describe the type system of the higher level language
4977 being compiled.  **Scalar type descriptors** describe types that do not
4978 contain other types.  Each scalar type has a parent type, which must also
4979 be a scalar type or the TBAA root.  Via this parent relation, scalar types
4980 within a TBAA root form a tree.  **Struct type descriptors** denote types
4981 that contain a sequence of other type descriptors, at known offsets.  These
4982 contained type descriptors can either be struct type descriptors themselves
4983 or scalar type descriptors.
4985 **Access tags** are metadata nodes attached to load and store instructions.
4986 Access tags use type descriptors to describe the *location* being accessed
4987 in terms of the type system of the higher level language.  Access tags are
4988 tuples consisting of a base type, an access type and an offset.  The base
4989 type is a scalar type descriptor or a struct type descriptor, the access
4990 type is a scalar type descriptor, and the offset is a constant integer.
4992 The access tag ``(BaseTy, AccessTy, Offset)`` can describe one of two
4993 things:
4995  * If ``BaseTy`` is a struct type, the tag describes a memory access (load
4996    or store) of a value of type ``AccessTy`` contained in the struct type
4997    ``BaseTy`` at offset ``Offset``.
4999  * If ``BaseTy`` is a scalar type, ``Offset`` must be 0 and ``BaseTy`` and
5000    ``AccessTy`` must be the same; and the access tag describes a scalar
5001    access with scalar type ``AccessTy``.
5003 We first define an ``ImmediateParent`` relation on ``(BaseTy, Offset)``
5004 tuples this way:
5006  * If ``BaseTy`` is a scalar type then ``ImmediateParent(BaseTy, 0)`` is
5007    ``(ParentTy, 0)`` where ``ParentTy`` is the parent of the scalar type as
5008    described in the TBAA metadata.  ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)`` is
5009    undefined if ``Offset`` is non-zero.
5011  * If ``BaseTy`` is a struct type then ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)``
5012    is ``(NewTy, NewOffset)`` where ``NewTy`` is the type contained in
5013    ``BaseTy`` at offset ``Offset`` and ``NewOffset`` is ``Offset`` adjusted
5014    to be relative within that inner type.
5016 A memory access with an access tag ``(BaseTy1, AccessTy1, Offset1)``
5017 aliases a memory access with an access tag ``(BaseTy2, AccessTy2,
5018 Offset2)`` if either ``(BaseTy1, Offset1)`` is reachable from ``(Base2,
5019 Offset2)`` via the ``Parent`` relation or vice versa.
5021 As a concrete example, the type descriptor graph for the following program
5023 .. code-block:: c
5025     struct Inner {
5026       int i;    // offset 0
5027       float f;  // offset 4
5028     };
5030     struct Outer {
5031       float f;  // offset 0
5032       double d; // offset 4
5033       struct Inner inner_a;  // offset 12
5034     };
5036     void f(struct Outer* outer, struct Inner* inner, float* f, int* i, char* c) {
5037       outer->f = 0;            // tag0: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 0)
5038       outer->inner_a.i = 0;    // tag1: (OuterStructTy, IntScalarTy, 12)
5039       outer->inner_a.f = 0.0;  // tag2: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 16)
5040       *f = 0.0;                // tag3: (FloatScalarTy, FloatScalarTy, 0)
5041     }
5043 is (note that in C and C++, ``char`` can be used to access any arbitrary
5044 type):
5046 .. code-block:: text
5048     Root = "TBAA Root"
5049     CharScalarTy = ("char", Root, 0)
5050     FloatScalarTy = ("float", CharScalarTy, 0)
5051     DoubleScalarTy = ("double", CharScalarTy, 0)
5052     IntScalarTy = ("int", CharScalarTy, 0)
5053     InnerStructTy = {"Inner" (IntScalarTy, 0), (FloatScalarTy, 4)}
5054     OuterStructTy = {"Outer", (FloatScalarTy, 0), (DoubleScalarTy, 4),
5055                      (InnerStructTy, 12)}
5058 with (e.g.) ``ImmediateParent(OuterStructTy, 12)`` = ``(InnerStructTy,
5059 0)``, ``ImmediateParent(InnerStructTy, 0)`` = ``(IntScalarTy, 0)``, and
5060 ``ImmediateParent(IntScalarTy, 0)`` = ``(CharScalarTy, 0)``.
5062 .. _tbaa_node_representation:
5064 Representation
5065 """"""""""""""
5067 The root node of a TBAA type hierarchy is an ``MDNode`` with 0 operands or
5068 with exactly one ``MDString`` operand.
5070 Scalar type descriptors are represented as an ``MDNode`` s with two
5071 operands.  The first operand is an ``MDString`` denoting the name of the
5072 struct type.  LLVM does not assign meaning to the value of this operand, it
5073 only cares about it being an ``MDString``.  The second operand is an
5074 ``MDNode`` which points to the parent for said scalar type descriptor,
5075 which is either another scalar type descriptor or the TBAA root.  Scalar
5076 type descriptors can have an optional third argument, but that must be the
5077 constant integer zero.
5079 Struct type descriptors are represented as ``MDNode`` s with an odd number
5080 of operands greater than 1.  The first operand is an ``MDString`` denoting
5081 the name of the struct type.  Like in scalar type descriptors the actual
5082 value of this name operand is irrelevant to LLVM.  After the name operand,
5083 the struct type descriptors have a sequence of alternating ``MDNode`` and
5084 ``ConstantInt`` operands.  With N starting from 1, the 2N - 1 th operand,
5085 an ``MDNode``, denotes a contained field, and the 2N th operand, a
5086 ``ConstantInt``, is the offset of the said contained field.  The offsets
5087 must be in non-decreasing order.
5089 Access tags are represented as ``MDNode`` s with either 3 or 4 operands.
5090 The first operand is an ``MDNode`` pointing to the node representing the
5091 base type.  The second operand is an ``MDNode`` pointing to the node
5092 representing the access type.  The third operand is a ``ConstantInt`` that
5093 states the offset of the access.  If a fourth field is present, it must be
5094 a ``ConstantInt`` valued at 0 or 1.  If it is 1 then the access tag states
5095 that the location being accessed is "constant" (meaning
5096 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
5097 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).  The TBAA root of
5098 the access type and the base type of an access tag must be the same, and
5099 that is the TBAA root of the access tag.
5101 '``tbaa.struct``' Metadata
5102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5104 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
5105 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
5106 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
5107 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
5108 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
5109 of the aggregate.
5111 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
5112 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
5114 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
5115 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
5116 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
5117 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
5118 its tbaa tag. e.g.:
5120 .. code-block:: llvm
5122     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
5124 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
5125 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
5126 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
5128 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
5129 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
5130 does not carry useful data and need not be preserved.
5132 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
5133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5135 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
5136 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
5137 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
5138 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
5139 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
5140 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
5141 a domain.
5143 When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
5144 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
5145 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
5146 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
5147 alias.
5149 Because scopes in one domain don't affect scopes in other domains, separate
5150 domains can be used to compose multiple independent noalias sets.  This is
5151 used for example during inlining.  As the noalias function parameters are
5152 turned into noalias scope metadata, a new domain is used every time the
5153 function is inlined.
5155 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
5156 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
5157 string then it can be combined across functions and translation units. A
5158 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
5159 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
5161 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
5162 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
5163 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
5164 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
5165 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
5166 optionally be provided as a third list entry.
5168 For example,
5170 .. code-block:: llvm
5172     ; Two scope domains:
5173     !0 = !{!0}
5174     !1 = !{!1}
5176     ; Some scopes in these domains:
5177     !2 = !{!2, !0}
5178     !3 = !{!3, !0}
5179     !4 = !{!4, !1}
5181     ; Some scope lists:
5182     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
5183     !6 = !{!4, !3, !2}
5184     !7 = !{!3}
5186     ; These two instructions don't alias:
5187     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
5188     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
5190     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
5191     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
5192     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
5193     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
5195     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
5196     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
5197     ; !alias.scope list):
5198     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
5199     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
5201 '``fpmath``' Metadata
5202 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5204 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating-point
5205 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
5206 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
5207 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
5208 it. ULP is defined as follows:
5210     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
5211     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
5212     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
5213     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
5214     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
5216 The metadata node shall consist of a single positive float type number
5217 representing the maximum relative error, for example:
5219 .. code-block:: llvm
5221     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
5223 .. _range-metadata:
5225 '``range``' Metadata
5226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5228 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
5229 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
5230 returned by the called function at this call site is in. If the loaded or
5231 returned value is not in the specified range, the behavior is undefined. The
5232 ranges are represented with a flattened list of integers. The loaded value or
5233 the value returned is known to be in the union of the ranges defined by each
5234 consecutive pair. Each pair has the following properties:
5236 -  The type must match the type loaded by the instruction.
5237 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
5238 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
5239 -  The range is allowed to wrap.
5240 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
5241    ``a!=b``.
5243 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
5244 they must be non-contiguous.
5246 Examples:
5248 .. code-block:: llvm
5250       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
5251       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
5252       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
5253       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
5254              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
5255     ...
5256     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
5257     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
5258     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
5259     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
5261 '``absolute_symbol``' Metadata
5262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5264 ``absolute_symbol`` metadata may be attached to a global variable
5265 declaration. It marks the declaration as a reference to an absolute symbol,
5266 which causes the backend to use absolute relocations for the symbol even
5267 in position independent code, and expresses the possible ranges that the
5268 global variable's *address* (not its value) is in, in the same format as
5269 ``range`` metadata, with the extension that the pair ``all-ones,all-ones``
5270 may be used to represent the full set.
5272 Example (assuming 64-bit pointers):
5274 .. code-block:: llvm
5276       @a = external global i8, !absolute_symbol !0 ; Absolute symbol in range [0,256)
5277       @b = external global i8, !absolute_symbol !1 ; Absolute symbol in range [0,2^64)
5279     ...
5280     !0 = !{ i64 0, i64 256 }
5281     !1 = !{ i64 -1, i64 -1 }
5283 '``callees``' Metadata
5284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5286 ``callees`` metadata may be attached to indirect call sites. If ``callees``
5287 metadata is attached to a call site, and any callee is not among the set of
5288 functions provided by the metadata, the behavior is undefined. The intent of
5289 this metadata is to facilitate optimizations such as indirect-call promotion.
5290 For example, in the code below, the call instruction may only target the
5291 ``add`` or ``sub`` functions:
5293 .. code-block:: llvm
5295     %result = call i64 %binop(i64 %x, i64 %y), !callees !0
5297     ...
5298     !0 = !{i64 (i64, i64)* @add, i64 (i64, i64)* @sub}
5300 '``callback``' Metadata
5301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5303 ``callback`` metadata may be attached to a function declaration, or definition.
5304 (Call sites are excluded only due to the lack of a use case.) For ease of
5305 exposition, we'll refer to the function annotated w/ metadata as a broker
5306 function. The metadata describes how the arguments of a call to the broker are
5307 in turn passed to the callback function specified by the metadata. Thus, the
5308 ``callback`` metadata provides a partial description of a call site inside the
5309 broker function with regards to the arguments of a call to the broker. The only
5310 semantic restriction on the broker function itself is that it is not allowed to
5311 inspect or modify arguments referenced in the ``callback`` metadata as
5312 pass-through to the callback function.
5314 The broker is not required to actually invoke the callback function at runtime.
5315 However, the assumptions about not inspecting or modifying arguments that would
5316 be passed to the specified callback function still hold, even if the callback
5317 function is not dynamically invoked. The broker is allowed to invoke the
5318 callback function more than once per invocation of the broker. The broker is
5319 also allowed to invoke (directly or indirectly) the function passed as a
5320 callback through another use. Finally, the broker is also allowed to relay the
5321 callback callee invocation to a different thread.
5323 The metadata is structured as follows: At the outer level, ``callback``
5324 metadata is a list of ``callback`` encodings. Each encoding starts with a
5325 constant ``i64`` which describes the argument position of the callback function
5326 in the call to the broker. The following elements, except the last, describe
5327 what arguments are passed to the callback function. Each element is again an
5328 ``i64`` constant identifying the argument of the broker that is passed through,
5329 or ``i64 -1`` to indicate an unknown or inspected argument. The order in which
5330 they are listed has to be the same in which they are passed to the callback
5331 callee. The last element of the encoding is a boolean which specifies how
5332 variadic arguments of the broker are handled. If it is true, all variadic
5333 arguments of the broker are passed through to the callback function *after* the
5334 arguments encoded explicitly before.
5336 In the code below, the ``pthread_create`` function is marked as a broker
5337 through the ``!callback !1`` metadata. In the example, there is only one
5338 callback encoding, namely ``!2``, associated with the broker. This encoding
5339 identifies the callback function as the second argument of the broker (``i64
5340 2``) and the sole argument of the callback function as the third one of the
5341 broker function (``i64 3``).
5343 .. FIXME why does the llvm-sphinx-docs builder give a highlighting
5344    error if the below is set to highlight as 'llvm', despite that we
5345    have misc.highlighting_failure set?
5347 .. code-block:: text
5349     declare !callback !1 dso_local i32 @pthread_create(i64*, %union.pthread_attr_t*, i8* (i8*)*, i8*)
5351     ...
5352     !2 = !{i64 2, i64 3, i1 false}
5353     !1 = !{!2}
5355 Another example is shown below. The callback callee is the second argument of
5356 the ``__kmpc_fork_call`` function (``i64 2``). The callee is given two unknown
5357 values (each identified by a ``i64 -1``) and afterwards all
5358 variadic arguments that are passed to the ``__kmpc_fork_call`` call (due to the
5359 final ``i1 true``).
5361 .. FIXME why does the llvm-sphinx-docs builder give a highlighting
5362    error if the below is set to highlight as 'llvm', despite that we
5363    have misc.highlighting_failure set?
5365 .. code-block:: text
5367     declare !callback !0 dso_local void @__kmpc_fork_call(%struct.ident_t*, i32, void (i32*, i32*, ...)*, ...)
5369     ...
5370     !1 = !{i64 2, i64 -1, i64 -1, i1 true}
5371     !0 = !{!1}
5374 '``unpredictable``' Metadata
5375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5377 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
5378 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
5379 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
5380 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
5381 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
5382 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
5384 .. _md_dereferenceable:
5386 '``dereferenceable``' Metadata
5387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5389 The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
5390 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
5391 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
5392 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
5393 attribute on parameters and return values.
5395 .. _md_dereferenceable_or_null:
5397 '``dereferenceable_or_null``' Metadata
5398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5400 The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
5401 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
5402 dereferenceable or null.
5403 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
5404 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
5405 attribute on parameters and return values.
5407 .. _llvm.loop:
5409 '``llvm.loop``'
5410 ^^^^^^^^^^^^^^^
5412 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
5413 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
5414 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
5415 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
5416 specified with the name ``llvm.loop``.
5418 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
5419 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
5420 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
5421 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
5422 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
5423 constructs:
5425 .. code-block:: llvm
5427     !0 = !{!0}
5428     !1 = !{!1}
5430 The loop identifier metadata can be used to specify additional
5431 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
5432 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
5433 suggests an unroll factor to the loop unroller:
5435 .. code-block:: llvm
5437       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
5438     ...
5439     !0 = !{!0, !1}
5440     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5442 '``llvm.loop.disable_nonforced``'
5443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5445 This metadata disables all optional loop transformations unless
5446 explicitly instructed using other transformation metadata such as
5447 ``llvm.loop.unroll.enable``. That is, no heuristic will try to determine
5448 whether a transformation is profitable. The purpose is to avoid that the
5449 loop is transformed to a different loop before an explicitly requested
5450 (forced) transformation is applied. For instance, loop fusion can make
5451 other transformations impossible. Mandatory loop canonicalizations such
5452 as loop rotation are still applied.
5454 It is recommended to use this metadata in addition to any llvm.loop.*
5455 transformation directive. Also, any loop should have at most one
5456 directive applied to it (and a sequence of transformations built using
5457 followup-attributes). Otherwise, which transformation will be applied
5458 depends on implementation details such as the pass pipeline order.
5460 See :ref:`transformation-metadata` for details.
5462 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
5463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5465 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
5466 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
5467 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
5468 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
5469 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
5470 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
5471 it believes it is safe to do so. The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata
5472 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
5473 in determining the safety of these transformations.
5475 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
5476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5478 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
5479 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
5480 second operand is an integer specifying the interleave count. For
5481 example:
5483 .. code-block:: llvm
5485    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
5487 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
5488 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
5489 then the interleave count will be determined automatically.
5491 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
5492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5494 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
5495 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
5496 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
5497 0 disables vectorization:
5499 .. code-block:: llvm
5501    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
5502    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
5504 '``llvm.loop.vectorize.predicate.enable``' Metadata
5505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5507 This metadata selectively enables or disables creating predicated instructions
5508 for the loop, which can enable folding of the scalar epilogue loop into the
5509 main loop. The first operand is the string
5510 ``llvm.loop.vectorize.predicate.enable`` and the second operand is a bit. If
5511 the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of 0 disables
5512 vectorization:
5514 .. code-block:: llvm
5516    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.predicate.enable", i1 0}
5517    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.predicate.enable", i1 1}
5519 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
5520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5522 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
5523 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
5524 operand is an integer specifying the width. For example:
5526 .. code-block:: llvm
5528    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
5530 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
5531 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
5532 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
5533 determined automatically.
5535 '``llvm.loop.vectorize.followup_vectorized``' Metadata
5536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5538 This metadata defines which loop attributes the vectorized loop will
5539 have. See :ref:`transformation-metadata` for details.
5541 '``llvm.loop.vectorize.followup_epilogue``' Metadata
5542 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5544 This metadata defines which loop attributes the epilogue will have. The
5545 epilogue is not vectorized and is executed when either the vectorized
5546 loop is not known to preserve semantics (because e.g., it processes two
5547 arrays that are found to alias by a runtime check) or for the last
5548 iterations that do not fill a complete set of vector lanes. See
5549 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5551 '``llvm.loop.vectorize.followup_all``' Metadata
5552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5554 Attributes in the metadata will be added to both the vectorized and
5555 epilogue loop.
5556 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5558 '``llvm.loop.unroll``'
5559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5561 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
5562 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
5563 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5564 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
5565 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
5566 optimizer believes it is safe to do so.
5568 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
5569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5571 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
5572 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
5573 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
5574 example:
5576 .. code-block:: llvm
5578    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5580 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5581 will be partially unrolled.
5583 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
5584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5586 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
5587 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
5589 .. code-block:: llvm
5591    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
5593 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
5594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5596 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
5597 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
5599 .. code-block:: llvm
5601    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
5603 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
5604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5606 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
5607 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
5608 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
5609 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
5611 .. code-block:: llvm
5613    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
5615 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
5616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5618 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
5619 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
5620 For example:
5622 .. code-block:: llvm
5624    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
5626 '``llvm.loop.unroll.followup``' Metadata
5627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5629 This metadata defines which loop attributes the unrolled loop will have.
5630 See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5632 '``llvm.loop.unroll.followup_remainder``' Metadata
5633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5635 This metadata defines which loop attributes the remainder loop after
5636 partial/runtime unrolling will have. See
5637 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5639 '``llvm.loop.unroll_and_jam``'
5640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5642 This metadata is treated very similarly to the ``llvm.loop.unroll`` metadata
5643 above, but affect the unroll and jam pass. In addition any loop with
5644 ``llvm.loop.unroll`` metadata but no ``llvm.loop.unroll_and_jam`` metadata will
5645 disable unroll and jam (so ``llvm.loop.unroll`` metadata will be left to the
5646 unroller, plus ``llvm.loop.unroll.disable`` metadata will disable unroll and jam
5647 too.)
5649 The metadata for unroll and jam otherwise is the same as for ``unroll``.
5650 ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``, ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable`` and
5651 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` do the same as for unroll.
5652 ``llvm.loop.unroll_and_jam.full`` is not supported. Again these are only hints
5653 and the normal safety checks will still be performed.
5655 '``llvm.loop.unroll_and_jam.count``' Metadata
5656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5658 This metadata suggests an unroll and jam factor to use, similarly to
5659 ``llvm.loop.unroll.count``. The first operand is the string
5660 ``llvm.loop.unroll_and_jam.count`` and the second operand is a positive integer
5661 specifying the unroll factor. For example:
5663 .. code-block:: llvm
5665    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.count", i32 4}
5667 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5668 will be partially unroll and jammed.
5670 '``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``' Metadata
5671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5673 This metadata disables loop unroll and jamming. The metadata has a single
5674 operand which is the string ``llvm.loop.unroll_and_jam.disable``. For example:
5676 .. code-block:: llvm
5678    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.disable"}
5680 '``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``' Metadata
5681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5683 This metadata suggests that the loop should be fully unroll and jammed if the
5684 trip count is known at compile time and partially unrolled if the trip count is
5685 not known at compile time. The metadata has a single operand which is the
5686 string ``llvm.loop.unroll_and_jam.enable``.  For example:
5688 .. code-block:: llvm
5690    !0 = !{!"llvm.loop.unroll_and_jam.enable"}
5692 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_outer``' Metadata
5693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5695 This metadata defines which loop attributes the outer unrolled loop will
5696 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5697 details.
5699 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_inner``' Metadata
5700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5702 This metadata defines which loop attributes the inner jammed loop will
5703 have. See :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for
5704 details.
5706 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_outer``' Metadata
5707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5709 This metadata defines which attributes the epilogue of the outer loop
5710 will have. This loop is usually unrolled, meaning there is no such
5711 loop. This attribute will be ignored in this case. See
5712 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5714 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_remainder_inner``' Metadata
5715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5717 This metadata defines which attributes the inner loop of the epilogue
5718 will have. The outer epilogue will usually be unrolled, meaning there
5719 can be multiple inner remainder loops. See
5720 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5722 '``llvm.loop.unroll_and_jam.followup_all``' Metadata
5723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5725 Attributes specified in the metadata is added to all
5726 ``llvm.loop.unroll_and_jam.*`` loops. See
5727 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5729 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
5730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5732 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
5733 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
5734 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
5736 .. code-block:: llvm
5738    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
5740 '``llvm.loop.distribute.enable``' Metadata
5741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5743 Loop distribution allows splitting a loop into multiple loops.  Currently,
5744 this is only performed if the entire loop cannot be vectorized due to unsafe
5745 memory dependencies.  The transformation will attempt to isolate the unsafe
5746 dependencies into their own loop.
5748 This metadata can be used to selectively enable or disable distribution of the
5749 loop.  The first operand is the string ``llvm.loop.distribute.enable`` and the
5750 second operand is a bit. If the bit operand value is 1 distribution is
5751 enabled. A value of 0 disables distribution:
5753 .. code-block:: llvm
5755    !0 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 0}
5756    !1 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 1}
5758 This metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5759 identification metadata.
5761 '``llvm.loop.distribute.followup_coincident``' Metadata
5762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5764 This metadata defines which attributes extracted loops with no cyclic
5765 dependencies will have (i.e. can be vectorized). See
5766 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5768 '``llvm.loop.distribute.followup_sequential``' Metadata
5769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5771 This metadata defines which attributes the isolated loops with unsafe
5772 memory dependencies will have. See
5773 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5775 '``llvm.loop.distribute.followup_fallback``' Metadata
5776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5778 If loop versioning is necessary, this metadata defined the attributes
5779 the non-distributed fallback version will have. See
5780 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5782 '``llvm.loop.distribute.followup_all``' Metadata
5783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5785 The attributes in this metadata is added to all followup loops of the
5786 loop distribution pass. See
5787 :ref:`Transformation Metadata <transformation-metadata>` for details.
5789 '``llvm.licm.disable``' Metadata
5790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5792 This metadata indicates that loop-invariant code motion (LICM) should not be
5793 performed on this loop. The metadata has a single operand which is the string
5794 ``llvm.licm.disable``. For example:
5796 .. code-block:: llvm
5798    !0 = !{!"llvm.licm.disable"}
5800 Note that although it operates per loop it isn't given the llvm.loop prefix
5801 as it is not affected by the ``llvm.loop.disable_nonforced`` metadata.
5803 '``llvm.access.group``' Metadata
5804 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5806 ``llvm.access.group`` metadata can be attached to any instruction that
5807 potentially accesses memory. It can point to a single distinct metadata
5808 node, which we call access group. This node represents all memory access
5809 instructions referring to it via ``llvm.access.group``. When an
5810 instruction belongs to multiple access groups, it can also point to a
5811 list of accesses groups, illustrated by the following example.
5813 .. code-block:: llvm
5815    %val = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !0
5816    ...
5817    !0 = !{!1, !2}
5818    !1 = distinct !{}
5819    !2 = distinct !{}
5821 It is illegal for the list node to be empty since it might be confused
5822 with an access group.
5824 The access group metadata node must be 'distinct' to avoid collapsing
5825 multiple access groups by content. A access group metadata node must
5826 always be empty which can be used to distinguish an access group
5827 metadata node from a list of access groups. Being empty avoids the
5828 situation that the content must be updated which, because metadata is
5829 immutable by design, would required finding and updating all references
5830 to the access group node.
5832 The access group can be used to refer to a memory access instruction
5833 without pointing to it directly (which is not possible in global
5834 metadata). Currently, the only metadata making use of it is
5835 ``llvm.loop.parallel_accesses``.
5837 '``llvm.loop.parallel_accesses``' Metadata
5838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5840 The ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata refers to one or more
5841 access group metadata nodes (see ``llvm.access.group``). It denotes that
5842 no loop-carried memory dependence exist between it and other instructions
5843 in the loop with this metadata.
5845 Let ``m1`` and ``m2`` be two instructions that both have the
5846 ``llvm.access.group`` metadata to the access group ``g1``, respectively
5847 ``g2`` (which might be identical). If a loop contains both access groups
5848 in its ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata, then the compiler can
5849 assume that there is no dependency between ``m1`` and ``m2`` carried by
5850 this loop. Instructions that belong to multiple access groups are
5851 considered having this property if at least one of the access groups
5852 matches the ``llvm.loop.parallel_accesses`` list.
5854 If all memory-accessing instructions in a loop have
5855 ``llvm.loop.parallel_accesses`` metadata that refers to that loop, then the
5856 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a
5857 parallel loop.
5859 Note that if not all memory access instructions belong to an access
5860 group referred to by ``llvm.loop.parallel_accesses``, then the loop must
5861 not be considered trivially parallel. Additional
5862 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
5863 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
5864 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
5865 insert new memory instructions into the loop body).
5867 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
5868 both ``llvm.access.group`` and ``llvm.loop.parallel_accesses``
5869 metadata types.
5871 .. code-block:: llvm
5873    for.body:
5874      ...
5875      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.access.group !1
5876      ...
5877      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !1
5878      ...
5879      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
5881    for.end:
5882    ...
5883    !0 = distinct !{!0, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !1}}
5884    !1 = distinct !{}
5886 It is also possible to have nested parallel loops:
5888 .. code-block:: llvm
5890    outer.for.body:
5891      ...
5892      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.access.group !4
5893      ...
5894      br label %inner.for.body
5896    inner.for.body:
5897      ...
5898      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.access.group !3
5899      ...
5900      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.access.group !3
5901      ...
5902      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
5904    inner.for.end:
5905      ...
5906      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.access.group !4
5907      ...
5908      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
5910    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
5911    ...
5912    !1 = distinct !{!1, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3}}     ; metadata for the inner loop
5913    !2 = distinct !{!2, !{!"llvm.loop.parallel_accesses", !3, !4}} ; metadata for the outer loop
5914    !3 = distinct !{} ; access group for instructions in the inner loop (which are implicitly contained in outer loop as well)
5915    !4 = distinct !{} ; access group for instructions in the outer, but not the inner loop
5917 '``irr_loop``' Metadata
5918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5920 ``irr_loop`` metadata may be attached to the terminator instruction of a basic
5921 block that's an irreducible loop header (note that an irreducible loop has more
5922 than once header basic blocks.) If ``irr_loop`` metadata is attached to the
5923 terminator instruction of a basic block that is not really an irreducible loop
5924 header, the behavior is undefined. The intent of this metadata is to improve the
5925 accuracy of the block frequency propagation. For example, in the code below, the
5926 block ``header0`` may have a loop header weight (relative to the other headers of
5927 the irreducible loop) of 100:
5929 .. code-block:: llvm
5931     header0:
5932     ...
5933     br i1 %cmp, label %t1, label %t2, !irr_loop !0
5935     ...
5936     !0 = !{"loop_header_weight", i64 100}
5938 Irreducible loop header weights are typically based on profile data.
5940 .. _md_invariant.group:
5942 '``invariant.group``' Metadata
5943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5945 The experimental ``invariant.group`` metadata may be attached to
5946 ``load``/``store`` instructions referencing a single metadata with no entries.
5947 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells
5948 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand
5949 can be assumed to load or store the same
5950 value (but see the ``llvm.launder.invariant.group`` intrinsic which affects
5951 when two pointers are considered the same). Pointers returned by bitcast or
5952 getelementptr with only zero indices are considered the same.
5954 Examples:
5956 .. code-block:: llvm
5958    @unknownPtr = external global i8
5959    ...
5960    %ptr = alloca i8
5961    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
5962    call void @foo(i8* %ptr)
5964    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
5965    call void @foo(i8* %ptr)
5967    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr)
5968    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
5970    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
5971    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
5973    call void @foo(i8* %ptr)
5974    %newPtr2 = call i8* @llvm.launder.invariant.group(i8* %ptr)
5975    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through launder.invariant.group to get value of %ptr
5977    ...
5978    declare void @foo(i8*)
5979    declare i8* @getPointer(i8*)
5980    declare i8* @llvm.launder.invariant.group(i8*)
5982    !0 = !{}
5984 The invariant.group metadata must be dropped when replacing one pointer by
5985 another based on aliasing information. This is because invariant.group is tied
5986 to the SSA value of the pointer operand.
5988 .. code-block:: llvm
5990   %v = load i8, i8* %x, !invariant.group !0
5991   ; if %x mustalias %y then we can replace the above instruction with
5992   %v = load i8, i8* %y
5994 Note that this is an experimental feature, which means that its semantics might
5995 change in the future.
5997 '``type``' Metadata
5998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6000 See :doc:`TypeMetadata`.
6002 '``associated``' Metadata
6003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6005 The ``associated`` metadata may be attached to a global object
6006 declaration with a single argument that references another global object.
6008 This metadata prevents discarding of the global object in linker GC
6009 unless the referenced object is also discarded. The linker support for
6010 this feature is spotty. For best compatibility, globals carrying this
6011 metadata may also:
6013 - Be in a comdat with the referenced global.
6014 - Be in @llvm.compiler.used.
6015 - Have an explicit section with a name which is a valid C identifier.
6017 It does not have any effect on non-ELF targets.
6019 Example:
6021 .. code-block:: text
6023     $a = comdat any
6024     @a = global i32 1, comdat $a
6025     @b = internal global i32 2, comdat $a, section "abc", !associated !0
6026     !0 = !{i32* @a}
6029 '``prof``' Metadata
6030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6032 The ``prof`` metadata is used to record profile data in the IR.
6033 The first operand of the metadata node indicates the profile metadata
6034 type. There are currently 3 types:
6035 :ref:`branch_weights<prof_node_branch_weights>`,
6036 :ref:`function_entry_count<prof_node_function_entry_count>`, and
6037 :ref:`VP<prof_node_VP>`.
6039 .. _prof_node_branch_weights:
6041 branch_weights
6042 """"""""""""""
6044 Branch weight metadata attached to a branch, select, switch or call instruction
6045 represents the likeliness of the associated branch being taken.
6046 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
6048 .. _prof_node_function_entry_count:
6050 function_entry_count
6051 """"""""""""""""""""
6053 Function entry count metadata can be attached to function definitions
6054 to record the number of times the function is called. Used with BFI
6055 information, it is also used to derive the basic block profile count.
6056 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
6058 .. _prof_node_VP:
6063 VP (value profile) metadata can be attached to instructions that have
6064 value profile information. Currently this is indirect calls (where it
6065 records the hottest callees) and calls to memory intrinsics such as memcpy,
6066 memmove, and memset (where it records the hottest byte lengths).
6068 Each VP metadata node contains "VP" string, then a uint32_t value for the value
6069 profiling kind, a uint64_t value for the total number of times the instruction
6070 is executed, followed by uint64_t value and execution count pairs.
6071 The value profiling kind is 0 for indirect call targets and 1 for memory
6072 operations. For indirect call targets, each profile value is a hash
6073 of the callee function name, and for memory operations each value is the
6074 byte length.
6076 Note that the value counts do not need to add up to the total count
6077 listed in the third operand (in practice only the top hottest values
6078 are tracked and reported).
6080 Indirect call example:
6082 .. code-block:: llvm
6084     call void %f(), !prof !1
6085     !1 = !{!"VP", i32 0, i64 1600, i64 7651369219802541373, i64 1030, i64 -4377547752858689819, i64 410}
6087 Note that the VP type is 0 (the second operand), which indicates this is
6088 an indirect call value profile data. The third operand indicates that the
6089 indirect call executed 1600 times. The 4th and 6th operands give the
6090 hashes of the 2 hottest target functions' names (this is the same hash used
6091 to represent function names in the profile database), and the 5th and 7th
6092 operands give the execution count that each of the respective prior target
6093 functions was called.
6095 Module Flags Metadata
6096 =====================
6098 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
6099 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
6100 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
6101 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
6102 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
6103 look it up.
6105 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
6106 Each triplet has the following form:
6108 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
6109    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
6110    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
6111    described below.
6112 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
6113    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
6114    including entries with the **Require** behavior).
6115 -  The third element is the value of the flag.
6117 When two (or more) modules are merged together, the resulting
6118 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
6119 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
6120 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
6121 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
6122 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
6124 The following behaviors are supported:
6126 .. list-table::
6127    :header-rows: 1
6128    :widths: 10 90
6130    * - Value
6131      - Behavior
6133    * - 1
6134      - **Error**
6135            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
6136            is that of the operands.
6138    * - 2
6139      - **Warning**
6140            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
6141            operand for the flag from the first module being linked.
6143    * - 3
6144      - **Require**
6145            Adds a requirement that another module flag be present and have a
6146            specified value after linking is performed. The value must be a
6147            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
6148            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
6149            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
6150            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
6151            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
6153    * - 4
6154      - **Override**
6155            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
6156            other module. If both modules specify **Override**, but the values
6157            differ, an error will be emitted.
6159    * - 5
6160      - **Append**
6161            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
6163    * - 6
6164      - **AppendUnique**
6165            Appends the two values, which are required to be metadata
6166            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
6167            during the append operation.
6169    * - 7
6170      - **Max**
6171            Takes the max of the two values, which are required to be integers.
6173 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
6174 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
6175 value) or **Override**.
6177 An example of module flags:
6179 .. code-block:: llvm
6181     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
6182     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
6183     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
6184     !3 = !{ i32 3, !"qux",
6185       !{
6186         !"foo", i32 1
6187       }
6188     }
6189     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
6191 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
6192    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
6193    values are not equal.
6195 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
6196    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
6197    '37'.
6199 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
6200    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
6201    warning if their values are not equal.
6203 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
6205    ::
6207        !{ !"foo", i32 1 }
6209    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
6210    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
6211    performed.
6213 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
6214 ----------------------------------------------------
6216 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
6217 collection in a special section called "image info". The metadata
6218 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
6219 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
6220 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
6221 be merged rather than appended together.
6223 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
6224 following key-value pairs:
6226 .. list-table::
6227    :header-rows: 1
6228    :widths: 30 70
6230    * - Key
6231      - Value
6233    * - ``Objective-C Version``
6234      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
6236    * - ``Objective-C Image Info Version``
6237      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
6238        always 0.
6240    * - ``Objective-C Image Info Section``
6241      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
6242        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
6243        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
6244        Objective-C ABI version 2.
6246    * - ``Objective-C Garbage Collection``
6247      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
6248        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
6249        collection supported.
6251    * - ``Objective-C GC Only``
6252      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
6253        If present, its value must be 6. This flag requires that the
6254        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
6256 Some important flag interactions:
6258 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
6259    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
6260    2, then the resulting module has the
6261    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
6262 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
6263    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
6265 C type width Module Flags Metadata
6266 ----------------------------------
6268 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
6269 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
6270 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
6271 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
6272 width.
6274 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
6275 flags metadata, using the following key-value pairs:
6277 .. list-table::
6278    :header-rows: 1
6279    :widths: 30 70
6281    * - Key
6282      - Value
6284    * - short_wchar
6285      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
6286        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
6288    * - short_enum
6289      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
6290        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
6291          represent all of its values.
6293 For example, the following metadata section specifies that the module was
6294 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
6295 enum is the smallest type which can represent all of its values::
6297     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
6298     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
6299     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
6301 LTO Post-Link Module Flags Metadata
6302 -----------------------------------
6304 Some optimisations are only when the entire LTO unit is present in the current
6305 module. This is represented by the ``LTOPostLink`` module flags metadata, which
6306 will be created with a value of ``1`` when LTO linking occurs.
6308 Automatic Linker Flags Named Metadata
6309 =====================================
6311 Some targets support embedding of flags to the linker inside individual object
6312 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
6313 allow source files to contain linker command line options, and have these
6314 automatically be transmitted to the linker via object files.
6316 These flags are encoded in the IR using named metadata with the name
6317 ``!llvm.linker.options``. Each operand is expected to be a metadata node
6318 which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
6319 list of metadata strings defining linker options.
6321 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
6322 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
6323 framework::
6325     !0 = !{ !"-lz" }
6326     !1 = !{ !"-framework", !"Cocoa" }
6327     !llvm.linker.options = !{ !0, !1 }
6329 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
6330 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
6331 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
6332 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
6333 assembly writer or object file emitter.
6335 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
6336 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
6337 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
6339 Dependent Libs Named Metadata
6340 =============================
6342 Some targets support embedding of strings into object files to indicate
6343 a set of libraries to add to the link. Typically this is used in conjunction
6344 with language extensions which allow source files to explicitly declare the
6345 libraries they depend on, and have these automatically be transmitted to the
6346 linker via object files.
6348 The list is encoded in the IR using named metadata with the name
6349 ``!llvm.dependent-libraries``. Each operand is expected to be a metadata node
6350 which should contain a single string operand.
6352 For example, the following metadata section contains two library specifiers::
6354     !0 = !{!"a library specifier"}
6355     !1 = !{!"another library specifier"}
6356     !llvm.dependent-libraries = !{ !0, !1 }
6358 Each library specifier will be handled independently by the consuming linker.
6359 The effect of the library specifiers are defined by the consuming linker.
6361 .. _summary:
6363 ThinLTO Summary
6364 ===============
6366 Compiling with `ThinLTO <https://clang.llvm.org/docs/ThinLTO.html>`_
6367 causes the building of a compact summary of the module that is emitted into
6368 the bitcode. The summary is emitted into the LLVM assembly and identified
6369 in syntax by a caret ('``^``').
6371 The summary is parsed into a bitcode output, along with the Module
6372 IR, via the "``llvm-as``" tool. Tools that parse the Module IR for the purposes
6373 of optimization (e.g. "``clang -x ir``" and "``opt``"), will ignore the
6374 summary entries (just as they currently ignore summary entries in a bitcode
6375 input file).
6377 Eventually, the summary will be parsed into a ModuleSummaryIndex object under
6378 the same conditions where summary index is currently built from bitcode.
6379 Specifically, tools that test the Thin Link portion of a ThinLTO compile
6380 (i.e. llvm-lto and llvm-lto2), or when parsing a combined index
6381 for a distributed ThinLTO backend via clang's "``-fthinlto-index=<>``" flag
6382 (this part is not yet implemented, use llvm-as to create a bitcode object
6383 before feeding into thin link tools for now).
6385 There are currently 3 types of summary entries in the LLVM assembly:
6386 :ref:`module paths<module_path_summary>`,
6387 :ref:`global values<gv_summary>`, and
6388 :ref:`type identifiers<typeid_summary>`.
6390 .. _module_path_summary:
6392 Module Path Summary Entry
6393 -------------------------
6395 Each module path summary entry lists a module containing global values included
6396 in the summary. For a single IR module there will be one such entry, but
6397 in a combined summary index produced during the thin link, there will be
6398 one module path entry per linked module with summary.
6400 Example:
6402 .. code-block:: text
6404     ^0 = module: (path: "/path/to/file.o", hash: (2468601609, 1329373163, 1565878005, 638838075, 3148790418))
6406 The ``path`` field is a string path to the bitcode file, and the ``hash``
6407 field is the 160-bit SHA-1 hash of the IR bitcode contents, used for
6408 incremental builds and caching.
6410 .. _gv_summary:
6412 Global Value Summary Entry
6413 --------------------------
6415 Each global value summary entry corresponds to a global value defined or
6416 referenced by a summarized module.
6418 Example:
6420 .. code-block:: text
6422     ^4 = gv: (name: "f"[, summaries: (Summary)[, (Summary)]*]?) ; guid = 14740650423002898831
6424 For declarations, there will not be a summary list. For definitions, a
6425 global value will contain a list of summaries, one per module containing
6426 a definition. There can be multiple entries in a combined summary index
6427 for symbols with weak linkage.
6429 Each ``Summary`` format will depend on whether the global value is a
6430 :ref:`function<function_summary>`, :ref:`variable<variable_summary>`, or
6431 :ref:`alias<alias_summary>`.
6433 .. _function_summary:
6435 Function Summary
6436 ^^^^^^^^^^^^^^^^
6438 If the global value is a function, the ``Summary`` entry will look like:
6440 .. code-block:: text
6442     function: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), insts: 2[, FuncFlags]?[, Calls]?[, TypeIdInfo]?[, Refs]?
6444 The ``module`` field includes the summary entry id for the module containing
6445 this definition, and the ``flags`` field contains information such as
6446 the linkage type, a flag indicating whether it is legal to import the
6447 definition, whether it is globally live and whether the linker resolved it
6448 to a local definition (the latter two are populated during the thin link).
6449 The ``insts`` field contains the number of IR instructions in the function.
6450 Finally, there are several optional fields: :ref:`FuncFlags<funcflags_summary>`,
6451 :ref:`Calls<calls_summary>`, :ref:`TypeIdInfo<typeidinfo_summary>`,
6452 :ref:`Refs<refs_summary>`.
6454 .. _variable_summary:
6456 Global Variable Summary
6457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6459 If the global value is a variable, the ``Summary`` entry will look like:
6461 .. code-block:: text
6463     variable: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0)[, Refs]?
6465 The variable entry contains a subset of the fields in a
6466 :ref:`function summary <function_summary>`, see the descriptions there.
6468 .. _alias_summary:
6470 Alias Summary
6471 ^^^^^^^^^^^^^
6473 If the global value is an alias, the ``Summary`` entry will look like:
6475 .. code-block:: text
6477     alias: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), aliasee: ^2)
6479 The ``module`` and ``flags`` fields are as described for a
6480 :ref:`function summary <function_summary>`. The ``aliasee`` field
6481 contains a reference to the global value summary entry of the aliasee.
6483 .. _funcflags_summary:
6485 Function Flags
6486 ^^^^^^^^^^^^^^
6488 The optional ``FuncFlags`` field looks like:
6490 .. code-block:: text
6492     funcFlags: (readNone: 0, readOnly: 0, noRecurse: 0, returnDoesNotAlias: 0)
6494 If unspecified, flags are assumed to hold the conservative ``false`` value of
6495 ``0``.
6497 .. _calls_summary:
6499 Calls
6500 ^^^^^
6502 The optional ``Calls`` field looks like:
6504 .. code-block:: text
6506     calls: ((Callee)[, (Callee)]*)
6508 where each ``Callee`` looks like:
6510 .. code-block:: text
6512     callee: ^1[, hotness: None]?[, relbf: 0]?
6514 The ``callee`` refers to the summary entry id of the callee. At most one
6515 of ``hotness`` (which can take the values ``Unknown``, ``Cold``, ``None``,
6516 ``Hot``, and ``Critical``), and ``relbf`` (which holds the integer
6517 branch frequency relative to the entry frequency, scaled down by 2^8)
6518 may be specified. The defaults are ``Unknown`` and ``0``, respectively.
6520 .. _refs_summary:
6522 Refs
6523 ^^^^
6525 The optional ``Refs`` field looks like:
6527 .. code-block:: text
6529     refs: ((Ref)[, (Ref)]*)
6531 where each ``Ref`` contains a reference to the summary id of the referenced
6532 value (e.g. ``^1``).
6534 .. _typeidinfo_summary:
6536 TypeIdInfo
6537 ^^^^^^^^^^
6539 The optional ``TypeIdInfo`` field, used for
6540 `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6541 looks like:
6543 .. code-block:: text
6545     typeIdInfo: [(TypeTests)]?[, (TypeTestAssumeVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadVCalls)]?[, (TypeTestAssumeConstVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadConstVCalls)]?
6547 These optional fields have the following forms:
6549 TypeTests
6550 """""""""
6552 .. code-block:: text
6554     typeTests: (TypeIdRef[, TypeIdRef]*)
6556 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6557 by summary id or ``GUID``.
6559 TypeTestAssumeVCalls
6560 """"""""""""""""""""
6562 .. code-block:: text
6564     typeTestAssumeVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6566 Where each VFuncId has the format:
6568 .. code-block:: text
6570     vFuncId: (TypeIdRef, offset: 16)
6572 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
6573 by summary id or ``GUID`` preceded by a ``guid:`` tag.
6575 TypeCheckedLoadVCalls
6576 """""""""""""""""""""
6578 .. code-block:: text
6580     typeCheckedLoadVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
6582 Where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``.
6584 TypeTestAssumeConstVCalls
6585 """""""""""""""""""""""""
6587 .. code-block:: text
6589     typeTestAssumeConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6591 Where each ConstVCall has the format:
6593 .. code-block:: text
6595     (VFuncId, args: (Arg[, Arg]*))
6597 and where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``,
6598 and each Arg is an integer argument number.
6600 TypeCheckedLoadConstVCalls
6601 """"""""""""""""""""""""""
6603 .. code-block:: text
6605     typeCheckedLoadConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
6607 Where each ConstVCall has the format described for
6608 ``TypeTestAssumeConstVCalls``.
6610 .. _typeid_summary:
6612 Type ID Summary Entry
6613 ---------------------
6615 Each type id summary entry corresponds to a type identifier resolution
6616 which is generated during the LTO link portion of the compile when building
6617 with `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
6618 so these are only present in a combined summary index.
6620 Example:
6622 .. code-block:: text
6624     ^4 = typeid: (name: "_ZTS1A", summary: (typeTestRes: (kind: allOnes, sizeM1BitWidth: 7[, alignLog2: 0]?[, sizeM1: 0]?[, bitMask: 0]?[, inlineBits: 0]?)[, WpdResolutions]?)) ; guid = 7004155349499253778
6626 The ``typeTestRes`` gives the type test resolution ``kind`` (which may
6627 be ``unsat``, ``byteArray``, ``inline``, ``single``, or ``allOnes``), and
6628 the ``size-1`` bit width. It is followed by optional flags, which default to 0,
6629 and an optional WpdResolutions (whole program devirtualization resolution)
6630 field that looks like:
6632 .. code-block:: text
6634     wpdResolutions: ((offset: 0, WpdRes)[, (offset: 1, WpdRes)]*
6636 where each entry is a mapping from the given byte offset to the whole-program
6637 devirtualization resolution WpdRes, that has one of the following formats:
6639 .. code-block:: text
6641     wpdRes: (kind: branchFunnel)
6642     wpdRes: (kind: singleImpl, singleImplName: "_ZN1A1nEi")
6643     wpdRes: (kind: indir)
6645 Additionally, each wpdRes has an optional ``resByArg`` field, which
6646 describes the resolutions for calls with all constant integer arguments:
6648 .. code-block:: text
6650     resByArg: (ResByArg[, ResByArg]*)
6652 where ResByArg is:
6654 .. code-block:: text
6656     args: (Arg[, Arg]*), byArg: (kind: UniformRetVal[, info: 0][, byte: 0][, bit: 0])
6658 Where the ``kind`` can be ``Indir``, ``UniformRetVal``, ``UniqueRetVal``
6659 or ``VirtualConstProp``. The ``info`` field is only used if the kind
6660 is ``UniformRetVal`` (indicates the uniform return value), or
6661 ``UniqueRetVal`` (holds the return value associated with the unique vtable
6662 (0 or 1)). The ``byte`` and ``bit`` fields are only used if the target does
6663 not support the use of absolute symbols to store constants.
6665 .. _intrinsicglobalvariables:
6667 Intrinsic Global Variables
6668 ==========================
6670 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
6671 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
6672 All globals of this sort should have a section specified as
6673 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
6674 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
6676 .. _gv_llvmused:
6678 The '``llvm.used``' Global Variable
6679 -----------------------------------
6681 The ``@llvm.used`` global is an array which has
6682 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
6683 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
6684 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
6685 use of it is:
6687 .. code-block:: llvm
6689     @X = global i8 4
6690     @Y = global i32 123
6692     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
6693        i8* @X,
6694        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
6695     ], section "llvm.metadata"
6697 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
6698 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
6699 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
6700 a variable has internal linkage and no references other than that from the
6701 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
6702 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
6703 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
6705 On some targets, the code generator must emit a directive to the
6706 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
6707 molesting the symbol.
6709 .. _gv_llvmcompilerused:
6711 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
6712 --------------------------------------------
6714 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
6715 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
6716 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
6717 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
6718 by ``@llvm.used``.
6720 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
6721 and should not be exposed to source languages.
6723 .. _gv_llvmglobalctors:
6725 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
6726 -------------------------------------------
6728 .. code-block:: llvm
6730     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6731     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
6733 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
6734 functions, priorities, and an associated global or function.
6735 The functions referenced by this array will be called in ascending order
6736 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
6737 functions with the same priority is not defined.
6739 If the third field is non-null, and points to a global variable
6740 or function, the initializer function will only run if the associated
6741 data from the current module is not discarded.
6743 .. _llvmglobaldtors:
6745 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
6746 -------------------------------------------
6748 .. code-block:: llvm
6750     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6751     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
6753 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
6754 functions, priorities, and an associated global or function.
6755 The functions referenced by this array will be called in descending
6756 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
6757 order of functions with the same priority is not defined.
6759 If the third field is non-null, and points to a global variable
6760 or function, the destructor function will only run if the associated
6761 data from the current module is not discarded.
6763 Instruction Reference
6764 =====================
6766 The LLVM instruction set consists of several different classifications
6767 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
6768 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
6769 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
6770 :ref:`other instructions <otherops>`.
6772 .. _terminators:
6774 Terminator Instructions
6775 -----------------------
6777 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
6778 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
6779 block should be executed after the current block is finished. These
6780 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
6781 control flow, not values (the one exception being the
6782 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
6784 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
6785 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
6786 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
6787 ':ref:`callbr <i_callbr>`'
6788 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
6789 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
6790 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
6791 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
6793 .. _i_ret:
6795 '``ret``' Instruction
6796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6798 Syntax:
6799 """""""
6803       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
6804       ret void                 ; Return from void function
6806 Overview:
6807 """""""""
6809 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
6810 a value) from a function back to the caller.
6812 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
6813 value and then causes control flow, and one that just causes control
6814 flow to occur.
6816 Arguments:
6817 """"""""""
6819 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
6820 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
6821 class <t_firstclass>`' type.
6823 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it has a non-void
6824 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
6825 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
6826 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
6827 value.
6829 Semantics:
6830 """"""""""
6832 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
6833 the calling function's context. If the caller is a
6834 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
6835 instruction after the call. If the caller was an
6836 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
6837 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
6838 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
6839 value.
6841 Example:
6842 """"""""
6844 .. code-block:: llvm
6846       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
6847       ret void                        ; Return from a void function
6848       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
6850 .. _i_br:
6852 '``br``' Instruction
6853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6855 Syntax:
6856 """""""
6860       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
6861       br label <dest>          ; Unconditional branch
6863 Overview:
6864 """""""""
6866 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
6867 different basic block in the current function. There are two forms of
6868 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
6869 unconditional branch.
6871 Arguments:
6872 """"""""""
6874 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
6875 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
6876 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
6878 Semantics:
6879 """"""""""
6881 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
6882 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
6883 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
6884 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
6885 If '``cond``' is ``poison``, this instruction has undefined behavior.
6887 Example:
6888 """"""""
6890 .. code-block:: llvm
6892     Test:
6893       %cond = icmp eq i32 %a, %b
6894       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
6895     IfEqual:
6896       ret i32 1
6897     IfUnequal:
6898       ret i32 0
6900 .. _i_switch:
6902 '``switch``' Instruction
6903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6905 Syntax:
6906 """""""
6910       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
6912 Overview:
6913 """""""""
6915 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
6916 several different places. It is a generalization of the '``br``'
6917 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
6918 destinations.
6920 Arguments:
6921 """"""""""
6923 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
6924 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
6925 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
6926 is not allowed to contain duplicate constant entries.
6928 Semantics:
6929 """"""""""
6931 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
6932 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
6933 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
6934 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
6935 to the default destination.
6936 If '``value``' is ``poison``, this instruction has undefined behavior.
6938 Implementation:
6939 """""""""""""""
6941 Depending on properties of the target machine and the particular
6942 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
6943 different ways. For example, it could be generated as a series of
6944 chained conditional branches or with a lookup table.
6946 Example:
6947 """"""""
6949 .. code-block:: llvm
6951      ; Emulate a conditional br instruction
6952      %Val = zext i1 %value to i32
6953      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
6955      ; Emulate an unconditional br instruction
6956      switch i32 0, label %dest [ ]
6958      ; Implement a jump table:
6959      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
6960                                          i32 1, label %onone
6961                                          i32 2, label %ontwo ]
6963 .. _i_indirectbr:
6965 '``indirectbr``' Instruction
6966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6968 Syntax:
6969 """""""
6973       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
6975 Overview:
6976 """""""""
6978 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6979 label within the current function, whose address is specified by
6980 "``address``". Address must be derived from a
6981 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6983 Arguments:
6984 """"""""""
6986 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6987 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6988 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6989 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6991 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6992 accurate understanding of the CFG.
6994 Semantics:
6995 """"""""""
6997 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6998 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6999 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
7000 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
7001 If '``address``' is ``poison``, this instruction has undefined behavior.
7003 Implementation:
7004 """""""""""""""
7006 This is typically implemented with a jump through a register.
7008 Example:
7009 """"""""
7011 .. code-block:: llvm
7013      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
7015 .. _i_invoke:
7017 '``invoke``' Instruction
7018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7020 Syntax:
7021 """""""
7025       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7026                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
7028 Overview:
7029 """""""""
7031 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
7032 function, with the possibility of control flow transfer to either the
7033 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
7034 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
7035 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
7036 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
7037 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
7038 nearest "exception" label.
7040 The '``exception``' label is a `landing
7041 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
7042 '``exception``' label is required to have the
7043 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
7044 information about the behavior of the program after unwinding happens,
7045 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
7046 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
7047 instruction, so that the important information contained within the
7048 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
7050 Arguments:
7051 """"""""""
7053 This instruction requires several arguments:
7055 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7056    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7057    specified, the call defaults to using C calling conventions.
7058 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7059    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7060    are valid here.
7061 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
7062    of the called function. If it is not specified, the program address space
7063    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
7064 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7065    type of the return value. Functions that return no value are marked
7066    ``void``.
7067 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
7068    argument types must match the types implied by this signature. This
7069    type can be omitted if the function is not varargs.
7070 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7071    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7072    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7073    to function value.
7074 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7075    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7076    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7077    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7078    extra arguments can be specified.
7079 #. '``normal label``': the label reached when the called function
7080    executes a '``ret``' instruction.
7081 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
7082    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
7083    mechanism.
7084 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
7085 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
7087 Semantics:
7088 """"""""""
7090 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
7091 instruction in most regards. The primary difference is that it
7092 establishes an association with a label, which is used by the runtime
7093 library to unwind the stack.
7095 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
7096 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
7097 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
7098 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
7100 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
7101 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
7102 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
7103 return value is available.
7105 Example:
7106 """"""""
7108 .. code-block:: llvm
7110       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
7111                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
7112       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
7113                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
7115 .. _i_callbr:
7117 '``callbr``' Instruction
7118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7120 Syntax:
7121 """""""
7125       <result> = callbr [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7126                     [operand bundles] to label <normal label> [other labels]
7128 Overview:
7129 """""""""
7131 The '``callbr``' instruction causes control to transfer to a specified
7132 function, with the possibility of control flow transfer to either the
7133 '``normal``' label or one of the '``other``' labels.
7135 This instruction should only be used to implement the "goto" feature of gcc
7136 style inline assembly. Any other usage is an error in the IR verifier.
7138 Arguments:
7139 """"""""""
7141 This instruction requires several arguments:
7143 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7144    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7145    specified, the call defaults to using C calling conventions.
7146 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7147    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7148    are valid here.
7149 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
7150    of the called function. If it is not specified, the program address space
7151    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
7152 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7153    type of the return value. Functions that return no value are marked
7154    ``void``.
7155 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
7156    argument types must match the types implied by this signature. This
7157    type can be omitted if the function is not varargs.
7158 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7159    be called. In most cases, this is a direct function call, but
7160    indirect ``callbr``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7161    to function value.
7162 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7163    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7164    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7165    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7166    extra arguments can be specified.
7167 #. '``normal label``': the label reached when the called function
7168    executes a '``ret``' instruction.
7169 #. '``other labels``': the labels reached when a callee transfers control
7170    to a location other than the normal '``normal label``'. The blockaddress
7171    constant for these should also be in the list of '``function args``'.
7172 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
7173 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
7175 Semantics:
7176 """"""""""
7178 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
7179 instruction in most regards. The primary difference is that it
7180 establishes an association with additional labels to define where control
7181 flow goes after the call.
7183 The only use of this today is to implement the "goto" feature of gcc inline
7184 assembly where additional labels can be provided as locations for the inline
7185 assembly to jump to.
7187 Example:
7188 """"""""
7190 .. code-block:: text
7192       callbr void asm "", "r,x"(i32 %x, i8 *blockaddress(@foo, %fail))
7193                   to label %normal [label %fail]
7195 .. _i_resume:
7197 '``resume``' Instruction
7198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7200 Syntax:
7201 """""""
7205       resume <type> <value>
7207 Overview:
7208 """""""""
7210 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
7211 successors.
7213 Arguments:
7214 """"""""""
7216 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
7217 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
7218 function.
7220 Semantics:
7221 """"""""""
7223 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
7224 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
7225 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
7227 Example:
7228 """"""""
7230 .. code-block:: llvm
7232       resume { i8*, i32 } %exn
7234 .. _i_catchswitch:
7236 '``catchswitch``' Instruction
7237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7239 Syntax:
7240 """""""
7244       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
7245       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
7247 Overview:
7248 """""""""
7250 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
7251 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
7252 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
7254 Arguments:
7255 """"""""""
7257 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
7258 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
7259 this operand may be the token ``none``.
7261 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
7262 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
7263 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
7264 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
7266 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
7267 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
7269 Semantics:
7270 """"""""""
7272 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
7273 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
7274 present.
7276 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
7277 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
7278 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
7280 Example:
7281 """"""""
7283 .. code-block:: text
7285     dispatch1:
7286       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
7287     dispatch2:
7288       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
7290 .. _i_catchret:
7292 '``catchret``' Instruction
7293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7295 Syntax:
7296 """""""
7300       catchret from <token> to label <normal>
7302 Overview:
7303 """""""""
7305 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
7306 single successor.
7309 Arguments:
7310 """"""""""
7312 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
7313 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
7314 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
7315 transfer to next.
7317 Semantics:
7318 """"""""""
7320 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
7321 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
7322 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
7323 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
7324 ``normal``.
7326 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
7327 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
7328 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
7329 the ``catchret``'s behavior is undefined.
7331 Example:
7332 """"""""
7334 .. code-block:: text
7336       catchret from %catch label %continue
7338 .. _i_cleanupret:
7340 '``cleanupret``' Instruction
7341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7343 Syntax:
7344 """""""
7348       cleanupret from <value> unwind label <continue>
7349       cleanupret from <value> unwind to caller
7351 Overview:
7352 """""""""
7354 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
7355 an optional successor.
7358 Arguments:
7359 """"""""""
7361 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
7362 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
7363 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
7364 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
7365 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
7367 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
7368 which must be the label of another basic block beginning with either a
7369 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
7370 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
7371 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
7373 Semantics:
7374 """"""""""
7376 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
7377 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
7378 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
7379 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
7381 Example:
7382 """"""""
7384 .. code-block:: text
7386       cleanupret from %cleanup unwind to caller
7387       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
7389 .. _i_unreachable:
7391 '``unreachable``' Instruction
7392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7394 Syntax:
7395 """""""
7399       unreachable
7401 Overview:
7402 """""""""
7404 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
7405 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
7406 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
7407 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
7409 Semantics:
7410 """"""""""
7412 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
7414 .. _unaryops:
7416 Unary Operations
7417 -----------------
7419 Unary operators require a single operand, execute an operation on
7420 it, and produce a single value. The operand might represent multiple
7421 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7422 result value has the same type as its operand.
7424 .. _i_fneg:
7426 '``fneg``' Instruction
7427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7429 Syntax:
7430 """""""
7434       <result> = fneg [fast-math flags]* <ty> <op1>   ; yields ty:result
7436 Overview:
7437 """""""""
7439 The '``fneg``' instruction returns the negation of its operand.
7441 Arguments:
7442 """"""""""
7444 The argument to the '``fneg``' instruction must be a
7445 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7446 floating-point values.
7448 Semantics:
7449 """"""""""
7451 The value produced is a copy of the operand with its sign bit flipped.
7452 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7453 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7454 unsafe floating-point optimizations:
7456 Example:
7457 """"""""
7459 .. code-block:: text
7461       <result> = fneg float %val          ; yields float:result = -%var
7463 .. _binaryops:
7465 Binary Operations
7466 -----------------
7468 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
7469 They require two operands of the same type, execute an operation on
7470 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
7471 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
7472 result value has the same type as its operands.
7474 There are several different binary operators:
7476 .. _i_add:
7478 '``add``' Instruction
7479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7481 Syntax:
7482 """""""
7486       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7487       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7488       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7489       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7491 Overview:
7492 """""""""
7494 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
7496 Arguments:
7497 """"""""""
7499 The two arguments to the '``add``' instruction must be
7500 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7501 arguments must have identical types.
7503 Semantics:
7504 """"""""""
7506 The value produced is the integer sum of the two operands.
7508 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
7509 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7510 the result.
7512 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7513 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7515 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7516 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7517 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7518 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7520 Example:
7521 """"""""
7523 .. code-block:: text
7525       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
7527 .. _i_fadd:
7529 '``fadd``' Instruction
7530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7532 Syntax:
7533 """""""
7537       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7539 Overview:
7540 """""""""
7542 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
7544 Arguments:
7545 """"""""""
7547 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be
7548 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7549 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7551 Semantics:
7552 """"""""""
7554 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
7555 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7556 environment <floatenv>`.
7557 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7558 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7559 unsafe floating-point optimizations:
7561 Example:
7562 """"""""
7564 .. code-block:: text
7566       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
7568 '``sub``' Instruction
7569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7571 Syntax:
7572 """""""
7576       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7577       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7578       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7579       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7581 Overview:
7582 """""""""
7584 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
7586 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
7587 instruction present in most other intermediate representations.
7589 Arguments:
7590 """"""""""
7592 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
7593 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7594 arguments must have identical types.
7596 Semantics:
7597 """"""""""
7599 The value produced is the integer difference of the two operands.
7601 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
7602 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
7603 the result.
7605 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
7606 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
7608 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7609 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7610 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7611 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7613 Example:
7614 """"""""
7616 .. code-block:: text
7618       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
7619       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
7621 .. _i_fsub:
7623 '``fsub``' Instruction
7624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7626 Syntax:
7627 """""""
7631       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7633 Overview:
7634 """""""""
7636 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
7638 Arguments:
7639 """"""""""
7641 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be
7642 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7643 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7645 Semantics:
7646 """"""""""
7648 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
7649 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7650 environment <floatenv>`.
7651 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7652 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7653 unsafe floating-point optimizations:
7655 Example:
7656 """"""""
7658 .. code-block:: text
7660       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
7661       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
7663 '``mul``' Instruction
7664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7666 Syntax:
7667 """""""
7671       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
7672       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7673       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
7674       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
7676 Overview:
7677 """""""""
7679 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
7681 Arguments:
7682 """"""""""
7684 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
7685 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7686 arguments must have identical types.
7688 Semantics:
7689 """"""""""
7691 The value produced is the integer product of the two operands.
7693 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
7694 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
7695 bit width of the result.
7697 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
7698 result is the same width as the operands, this instruction returns the
7699 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
7700 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
7701 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
7702 product.
7704 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
7705 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
7706 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
7707 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
7709 Example:
7710 """"""""
7712 .. code-block:: text
7714       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
7716 .. _i_fmul:
7718 '``fmul``' Instruction
7719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7721 Syntax:
7722 """""""
7726       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7728 Overview:
7729 """""""""
7731 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
7733 Arguments:
7734 """"""""""
7736 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be
7737 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7738 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7740 Semantics:
7741 """"""""""
7743 The value produced is the floating-point product of the two operands.
7744 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7745 environment <floatenv>`.
7746 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7747 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7748 unsafe floating-point optimizations:
7750 Example:
7751 """"""""
7753 .. code-block:: text
7755       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
7757 '``udiv``' Instruction
7758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7760 Syntax:
7761 """""""
7765       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7766       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7768 Overview:
7769 """""""""
7771 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7773 Arguments:
7774 """"""""""
7776 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
7777 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7778 arguments must have identical types.
7780 Semantics:
7781 """"""""""
7783 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
7785 Note that unsigned integer division and signed integer division are
7786 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
7788 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7789 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7792 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
7793 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
7794 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
7796 Example:
7797 """"""""
7799 .. code-block:: text
7801       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7803 '``sdiv``' Instruction
7804 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7806 Syntax:
7807 """""""
7811       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7812       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7814 Overview:
7815 """""""""
7817 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7819 Arguments:
7820 """"""""""
7822 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
7823 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7824 arguments must have identical types.
7826 Semantics:
7827 """"""""""
7829 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
7830 rounded towards zero.
7832 Note that signed integer division and unsigned integer division are
7833 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
7835 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7836 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7837 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7838 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
7840 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
7841 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
7843 Example:
7844 """"""""
7846 .. code-block:: text
7848       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7850 .. _i_fdiv:
7852 '``fdiv``' Instruction
7853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7855 Syntax:
7856 """""""
7860       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7862 Overview:
7863 """""""""
7865 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7867 Arguments:
7868 """"""""""
7870 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be
7871 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
7872 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7874 Semantics:
7875 """"""""""
7877 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
7878 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7879 environment <floatenv>`.
7880 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7881 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7882 unsafe floating-point optimizations:
7884 Example:
7885 """"""""
7887 .. code-block:: text
7889       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
7891 '``urem``' Instruction
7892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7894 Syntax:
7895 """""""
7899       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7901 Overview:
7902 """""""""
7904 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
7905 division of its two arguments.
7907 Arguments:
7908 """"""""""
7910 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
7911 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7912 arguments must have identical types.
7914 Semantics:
7915 """"""""""
7917 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
7918 This instruction always performs an unsigned division to get the
7919 remainder.
7921 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
7922 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
7924 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7925 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7926 undefined behavior.
7928 Example:
7929 """"""""
7931 .. code-block:: text
7933       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7935 '``srem``' Instruction
7936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7938 Syntax:
7939 """""""
7943       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7945 Overview:
7946 """""""""
7948 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
7949 division of its two operands. This instruction can also take
7950 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
7951 must be integers.
7953 Arguments:
7954 """"""""""
7956 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
7957 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7958 arguments must have identical types.
7960 Semantics:
7961 """"""""""
7963 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
7964 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
7965 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
7966 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
7967 difference, see `The Math
7968 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
7969 table of how this is implemented in various languages, please see
7970 `Wikipedia: modulo
7971 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
7973 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
7974 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
7976 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7977 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7978 undefined behavior.
7979 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7980 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
7981 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
7982 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
7983 result of the division and the remainder.)
7985 Example:
7986 """"""""
7988 .. code-block:: text
7990       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7992 .. _i_frem:
7994 '``frem``' Instruction
7995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7997 Syntax:
7998 """""""
8002       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8004 Overview:
8005 """""""""
8007 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
8008 its two operands.
8010 Arguments:
8011 """"""""""
8013 The two arguments to the '``frem``' instruction must be
8014 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of
8015 floating-point values. Both arguments must have identical types.
8017 Semantics:
8018 """"""""""
8020 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
8021 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
8022 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the
8023 dividend.
8024 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
8025 environment <floatenv>`.
8026 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
8027 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
8028 unsafe floating-point optimizations:
8030 Example:
8031 """"""""
8033 .. code-block:: text
8035       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
8037 .. _bitwiseops:
8039 Bitwise Binary Operations
8040 -------------------------
8042 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
8043 in a program. They are generally very efficient instructions and can
8044 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
8045 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
8046 single value. The resulting value is the same type as its operands.
8048 '``shl``' Instruction
8049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8051 Syntax:
8052 """""""
8056       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
8057       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
8058       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
8059       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8061 Overview:
8062 """""""""
8064 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
8065 a specified number of bits.
8067 Arguments:
8068 """"""""""
8070 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
8071 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
8072 '``op2``' is treated as an unsigned value.
8074 Semantics:
8075 """"""""""
8077 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
8078 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
8079 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
8080 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8081 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
8082 by the corresponding shift amount in ``op2``.
8084 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
8085 value if it shifts out any non-zero bits.
8086 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
8087 value if it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
8089 Example:
8090 """"""""
8092 .. code-block:: text
8094       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
8095       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
8096       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
8097       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
8098       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
8100 '``lshr``' Instruction
8101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8103 Syntax:
8104 """""""
8108       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
8109       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8111 Overview:
8112 """""""""
8114 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
8115 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
8117 Arguments:
8118 """"""""""
8120 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
8121 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
8122 '``op2``' is treated as an unsigned value.
8124 Semantics:
8125 """"""""""
8127 This instruction always performs a logical shift right operation. The
8128 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
8129 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
8130 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
8131 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
8132 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
8134 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
8135 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
8137 Example:
8138 """"""""
8140 .. code-block:: text
8142       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
8143       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
8144       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
8145       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
8146       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
8147       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
8149 '``ashr``' Instruction
8150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8152 Syntax:
8153 """""""
8157       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
8158       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8160 Overview:
8161 """""""""
8163 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
8164 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
8165 extension.
8167 Arguments:
8168 """"""""""
8170 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
8171 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
8172 '``op2``' is treated as an unsigned value.
8174 Semantics:
8175 """"""""""
8177 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
8178 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
8179 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
8180 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
8181 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
8182 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
8184 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
8185 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
8187 Example:
8188 """"""""
8190 .. code-block:: text
8192       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
8193       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
8194       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
8195       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
8196       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
8197       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
8199 '``and``' Instruction
8200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8202 Syntax:
8203 """""""
8207       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8209 Overview:
8210 """""""""
8212 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
8213 operands.
8215 Arguments:
8216 """"""""""
8218 The two arguments to the '``and``' instruction must be
8219 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8220 arguments must have identical types.
8222 Semantics:
8223 """"""""""
8225 The truth table used for the '``and``' instruction is:
8227 +-----+-----+-----+
8228 | In0 | In1 | Out |
8229 +-----+-----+-----+
8230 |   0 |   0 |   0 |
8231 +-----+-----+-----+
8232 |   0 |   1 |   0 |
8233 +-----+-----+-----+
8234 |   1 |   0 |   0 |
8235 +-----+-----+-----+
8236 |   1 |   1 |   1 |
8237 +-----+-----+-----+
8239 Example:
8240 """"""""
8242 .. code-block:: text
8244       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
8245       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
8246       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
8248 '``or``' Instruction
8249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8251 Syntax:
8252 """""""
8256       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8258 Overview:
8259 """""""""
8261 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
8262 two operands.
8264 Arguments:
8265 """"""""""
8267 The two arguments to the '``or``' instruction must be
8268 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8269 arguments must have identical types.
8271 Semantics:
8272 """"""""""
8274 The truth table used for the '``or``' instruction is:
8276 +-----+-----+-----+
8277 | In0 | In1 | Out |
8278 +-----+-----+-----+
8279 |   0 |   0 |   0 |
8280 +-----+-----+-----+
8281 |   0 |   1 |   1 |
8282 +-----+-----+-----+
8283 |   1 |   0 |   1 |
8284 +-----+-----+-----+
8285 |   1 |   1 |   1 |
8286 +-----+-----+-----+
8288 Example:
8289 """"""""
8293       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
8294       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
8295       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
8297 '``xor``' Instruction
8298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8300 Syntax:
8301 """""""
8305       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
8307 Overview:
8308 """""""""
8310 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
8311 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
8312 complement" operation, which is the "~" operator in C.
8314 Arguments:
8315 """"""""""
8317 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
8318 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
8319 arguments must have identical types.
8321 Semantics:
8322 """"""""""
8324 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
8326 +-----+-----+-----+
8327 | In0 | In1 | Out |
8328 +-----+-----+-----+
8329 |   0 |   0 |   0 |
8330 +-----+-----+-----+
8331 |   0 |   1 |   1 |
8332 +-----+-----+-----+
8333 |   1 |   0 |   1 |
8334 +-----+-----+-----+
8335 |   1 |   1 |   0 |
8336 +-----+-----+-----+
8338 Example:
8339 """"""""
8341 .. code-block:: text
8343       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
8344       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
8345       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
8346       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
8348 Vector Operations
8349 -----------------
8351 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
8352 target-independent manner. These instructions cover the element-access
8353 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
8354 While LLVM does directly support these vector operations, many
8355 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
8356 take full advantage of a specific target.
8358 .. _i_extractelement:
8360 '``extractelement``' Instruction
8361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8363 Syntax:
8364 """""""
8368       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
8369       <result> = extractelement <vscale x n x <ty>> <val>, <ty2> <idx> ; yields <ty>
8371 Overview:
8372 """""""""
8374 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
8375 from a vector at a specified index.
8377 Arguments:
8378 """"""""""
8380 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
8381 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
8382 the position from which to extract the element. The index may be a
8383 variable of any integer type.
8385 Semantics:
8386 """"""""""
8388 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
8389 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
8390 exceeds the length of ``val`` for a fixed-length vector, the result is a
8391 :ref:`poison value <poisonvalues>`. For a scalable vector, if the value
8392 of ``idx`` exceeds the runtime length of the vector, the result is a
8393 :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8395 Example:
8396 """"""""
8398 .. code-block:: text
8400       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
8402 .. _i_insertelement:
8404 '``insertelement``' Instruction
8405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8407 Syntax:
8408 """""""
8412       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
8413       <result> = insertelement <vscale x n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx> ; yields <vscale x n x <ty>>
8415 Overview:
8416 """""""""
8418 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
8419 vector at a specified index.
8421 Arguments:
8422 """"""""""
8424 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
8425 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
8426 type must equal the element type of the first operand. The third operand
8427 is an index indicating the position at which to insert the value. The
8428 index may be a variable of any integer type.
8430 Semantics:
8431 """"""""""
8433 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
8434 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
8435 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val`` for a fixed-length vector,
8436 the result is a :ref:`poison value <poisonvalues>`. For a scalable vector,
8437 if the value of ``idx`` exceeds the runtime length of the vector, the result
8438 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8440 Example:
8441 """"""""
8443 .. code-block:: text
8445       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
8447 .. _i_shufflevector:
8449 '``shufflevector``' Instruction
8450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8452 Syntax:
8453 """""""
8457       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
8458       <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>>
8460 Overview:
8461 """""""""
8463 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
8464 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
8465 the input and length that is the same as the shuffle mask.
8467 Arguments:
8468 """"""""""
8470 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
8471 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
8472 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
8473 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
8474 same as the element type of the first two operands.
8476 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
8477 constant integer or undef values.
8479 Semantics:
8480 """"""""""
8482 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
8483 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
8484 element of the result vector, which element of the two input vectors the
8485 result element gets.
8487 If the shuffle mask is undef, the result vector is undef. If any element
8488 of the mask operand is undef, that element of the result is undef. If the
8489 shuffle mask selects an undef element from one of the input vectors, the
8490 resulting element is undef. An undef mask element prevents a poisoned
8491 vector element from propagating.
8493 For scalable vectors, the only valid mask values at present are
8494 ``zeroinitializer`` and ``undef``, since we cannot write all indices as
8495 literals for a vector with a length unknown at compile time.
8497 Example:
8498 """"""""
8500 .. code-block:: text
8502       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8503                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
8504       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
8505                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
8506       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
8507                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
8508       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
8509                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
8511 Aggregate Operations
8512 --------------------
8514 LLVM supports several instructions for working with
8515 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
8517 .. _i_extractvalue:
8519 '``extractvalue``' Instruction
8520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8522 Syntax:
8523 """""""
8527       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
8529 Overview:
8530 """""""""
8532 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
8533 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8535 Arguments:
8536 """"""""""
8538 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
8539 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
8540 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
8541 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
8543 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
8545 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
8546    omitted and assumed to be zero.
8547 -  At least one index must be specified.
8548 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
8550 Semantics:
8551 """"""""""
8553 The result is the value at the position in the aggregate specified by
8554 the index operands.
8556 Example:
8557 """"""""
8559 .. code-block:: text
8561       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
8563 .. _i_insertvalue:
8565 '``insertvalue``' Instruction
8566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8568 Syntax:
8569 """""""
8573       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
8575 Overview:
8576 """""""""
8578 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
8579 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
8581 Arguments:
8582 """"""""""
8584 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
8585 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
8586 a first-class value to insert. The following operands are constant
8587 indices indicating the position at which to insert the value in a
8588 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
8589 to insert must have the same type as the value identified by the
8590 indices.
8592 Semantics:
8593 """"""""""
8595 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
8596 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
8597 indices is that of ``elt``.
8599 Example:
8600 """"""""
8602 .. code-block:: llvm
8604       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
8605       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
8606       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
8608 .. _memoryops:
8610 Memory Access and Addressing Operations
8611 ---------------------------------------
8613 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
8614 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
8615 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
8616 memory in LLVM.
8618 .. _i_alloca:
8620 '``alloca``' Instruction
8621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8623 Syntax:
8624 """""""
8628       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
8630 Overview:
8631 """""""""
8633 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
8634 currently executing function, to be automatically released when this
8635 function returns to its caller. The object is always allocated in the
8636 address space for allocas indicated in the datalayout.
8638 Arguments:
8639 """"""""""
8641 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
8642 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
8643 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
8644 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
8645 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
8646 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
8647 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
8648 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
8649 boundary compatible with the type.
8651 '``type``' may be any sized type.
8653 Semantics:
8654 """"""""""
8656 Memory is allocated; a pointer is returned. The allocated memory is
8657 uninitialized, and loading from uninitialized memory produces an undefined
8658 value. The operation itself is undefined if there is insufficient stack
8659 space for the allocation.'``alloca``'d memory is automatically released
8660 when the function returns. The '``alloca``' instruction is commonly used
8661 to represent automatic variables that must have an address available. When
8662 the function returns (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions),
8663 the memory is reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the returned
8664 pointer may not be unique. The order in which memory is allocated (ie.,
8665 which way the stack grows) is not specified.
8667 Example:
8668 """"""""
8670 .. code-block:: llvm
8672       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
8673       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
8674       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
8675       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
8677 .. _i_load:
8679 '``load``' Instruction
8680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8682 Syntax:
8683 """""""
8687       <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>]
8688       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
8689       !<index> = !{ i32 1 }
8690       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
8691       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
8693 Overview:
8694 """""""""
8696 The '``load``' instruction is used to read from memory.
8698 Arguments:
8699 """"""""""
8701 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
8702 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
8703 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
8704 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
8705 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
8706 :ref:`volatile operations <volatile>`.
8708 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8709 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8710 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
8711 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8712 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8713 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8714 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8715 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
8716 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8717 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
8719 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8720 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8721 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8722 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8723 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8724 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
8725 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
8726 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
8727 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
8728 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
8729 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
8730 tools, so should not be accessed if the function has the
8731 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
8733 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
8734 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
8735 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
8736 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
8737 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
8738 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
8739 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
8741 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
8742 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8743 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
8744 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
8745 referenced by the load contains the same value at all points in the
8746 program where the memory location is known to be dereferenceable;
8747 otherwise, the behavior is undefined.
8749 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
8750  ``<index>`` corresponding to a metadata node with no entries.
8751  See ``invariant.group`` metadata :ref:`invariant.group <md_invariant.group>`
8753 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
8754 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
8755 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
8756 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
8757 never be null. If the value is null at runtime, the behavior is undefined.
8758 This is analogous to the ``nonnull`` attribute on parameters and return
8759 values. This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
8761 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
8762 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
8763 entry.
8764 See ``dereferenceable`` metadata :ref:`dereferenceable <md_dereferenceable>`
8766 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
8767 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
8768 ``i64`` entry.
8769 See ``dereferenceable_or_null`` metadata :ref:`dereferenceable_or_null
8770 <md_dereferenceable_or_null>`
8772 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
8773 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
8774 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
8775 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
8776 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
8777 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
8778 This metadata can only be applied to loads of a pointer type. If the returned
8779 value is not appropriately aligned at runtime, the behavior is undefined.
8781 Semantics:
8782 """"""""""
8784 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
8785 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
8786 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8787 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
8788 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8789 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
8790 written using a store of the same type.
8792 Examples:
8793 """""""""
8795 .. code-block:: llvm
8797       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8798       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8799       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8801 .. _i_store:
8803 '``store``' Instruction
8804 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8806 Syntax:
8807 """""""
8811       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
8812       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
8814 Overview:
8815 """""""""
8817 The '``store``' instruction is used to write to memory.
8819 Arguments:
8820 """"""""""
8822 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
8823 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
8824 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
8825 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8826 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
8827 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
8828 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
8829 structural type <t_opaque>`) can be stored.
8831 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8832 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8833 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
8834 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8835 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8836 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8837 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8838 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
8839 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8840 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
8842 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8843 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8844 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8845 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8846 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8847 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
8848 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
8849 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
8850 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
8851 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
8852 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
8853 races if another thread can access the same address. Introducing a
8854 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
8855 even in situations where a data race is known to not exist if the
8856 function has the ``sanitize_address`` attribute.
8858 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
8859 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
8860 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
8861 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
8862 be reused in the cache. The code generator may select special
8863 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
8864 x86.
8866 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
8867 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
8869 Semantics:
8870 """"""""""
8872 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
8873 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
8874 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
8875 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8876 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
8877 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8878 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
8879 belong to the type, but they will typically be overwritten.
8881 Example:
8882 """"""""
8884 .. code-block:: llvm
8886       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8887       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8888       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8890 .. _i_fence:
8892 '``fence``' Instruction
8893 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8895 Syntax:
8896 """""""
8900       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
8902 Overview:
8903 """""""""
8905 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
8906 between operations.
8908 Arguments:
8909 """"""""""
8911 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
8912 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
8913 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
8915 Semantics:
8916 """"""""""
8918 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
8919 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
8920 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
8921 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
8922 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
8923 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
8924 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
8925 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
8926 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
8927 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
8928 *happens-before* edge.
8930 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
8931 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
8932 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
8934 A ``fence`` instruction can also take an optional
8935 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8937 Example:
8938 """"""""
8940 .. code-block:: text
8942       fence acquire                                        ; yields void
8943       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
8944       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
8946 .. _i_cmpxchg:
8948 '``cmpxchg``' Instruction
8949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8951 Syntax:
8952 """""""
8956       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
8958 Overview:
8959 """""""""
8961 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
8962 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
8963 equal, it tries to store a new value into the memory.
8965 Arguments:
8966 """"""""""
8968 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
8969 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
8970 address, and a new value to place at that address if the compared values
8971 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
8972 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
8973 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
8974 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
8975 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
8976 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
8977 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8979 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
8980 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
8981 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
8982 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
8983 ``release`` or ``acq_rel``.
8985 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
8986 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8988 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
8989 equal to the size in memory of the operand.
8991 Semantics:
8992 """"""""""
8994 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
8995 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
8996 written to the location. The original value at the location is returned,
8997 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
8999 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
9000 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
9001 matched.
9003 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
9004 if the value loaded equals ``cmp``.
9006 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
9007 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
9008 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
9010 Example:
9011 """"""""
9013 .. code-block:: llvm
9015     entry:
9016       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
9017       br label %loop
9019     loop:
9020       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
9021       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
9022       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
9023       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
9024       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
9025       br i1 %success, label %done, label %loop
9027     done:
9028       ...
9030 .. _i_atomicrmw:
9032 '``atomicrmw``' Instruction
9033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9035 Syntax:
9036 """""""
9040       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
9042 Overview:
9043 """""""""
9045 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
9047 Arguments:
9048 """"""""""
9050 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
9051 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
9052 operation. The operation must be one of the following keywords:
9054 -  xchg
9055 -  add
9056 -  sub
9057 -  and
9058 -  nand
9059 -  or
9060 -  xor
9061 -  max
9062 -  min
9063 -  umax
9064 -  umin
9065 -  fadd
9066 -  fsub
9068 For most of these operations, the type of '<value>' must be an integer
9069 type whose bit width is a power of two greater than or equal to eight
9070 and less than or equal to a target-specific size limit. For xchg, this
9071 may also be a floating point type with the same size constraints as
9072 integers.  For fadd/fsub, this must be a floating point type.  The
9073 type of the '``<pointer>``' operand must be a pointer to that type. If
9074 the ``atomicrmw`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
9075 allowed to modify the number or order of execution of this
9076 ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
9078 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
9079 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
9081 Semantics:
9082 """"""""""
9084 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
9085 operand are atomically read, modified, and written back. The original
9086 value at the location is returned. The modification is specified by the
9087 operation argument:
9089 -  xchg: ``*ptr = val``
9090 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
9091 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
9092 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
9093 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
9094 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
9095 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
9096 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
9097 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
9098 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
9099    comparison)
9100 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
9101    comparison)
9102 - fadd: ``*ptr = *ptr + val`` (using floating point arithmetic)
9103 - fsub: ``*ptr = *ptr - val`` (using floating point arithmetic)
9105 Example:
9106 """"""""
9108 .. code-block:: llvm
9110       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
9112 .. _i_getelementptr:
9114 '``getelementptr``' Instruction
9115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9117 Syntax:
9118 """""""
9122       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
9123       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
9124       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
9126 Overview:
9127 """""""""
9129 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
9130 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
9131 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
9132 be used to calculate a vector of such addresses.
9134 Arguments:
9135 """"""""""
9137 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
9138 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
9139 base address to start from. The remaining arguments are indices
9140 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
9141 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
9142 into. The first index always indexes the pointer value given as the
9143 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
9144 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
9145 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
9146 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
9147 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
9148 would require loading the pointer before continuing calculation.
9150 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
9151 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
9152 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
9153 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
9154 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
9155 required to be constant. These integers are treated as signed values
9156 where relevant.
9158 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
9159 to LLVM:
9161 .. code-block:: c
9163     struct RT {
9164       char A;
9165       int B[10][20];
9166       char C;
9167     };
9168     struct ST {
9169       int X;
9170       double Y;
9171       struct RT Z;
9172     };
9174     int *foo(struct ST *s) {
9175       return &s[1].Z.B[5][13];
9176     }
9178 The LLVM code generated by Clang is:
9180 .. code-block:: llvm
9182     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
9183     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
9185     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
9186     entry:
9187       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
9188       ret i32* %arrayidx
9189     }
9191 Semantics:
9192 """"""""""
9194 In the example above, the first index is indexing into the
9195 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
9196 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
9197 indexes into the third element of the structure, yielding a
9198 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
9199 structure. The third index indexes into the second element of the
9200 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
9201 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
9202 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
9203 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
9205 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
9206 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
9207 for the given testcase is equivalent to:
9209 .. code-block:: llvm
9211     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
9212       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
9213       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
9214       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
9215       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
9216       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
9217       ret i32* %t5
9218     }
9220 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
9221 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
9222 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
9223 of the addresses that would be formed by successive addition of the
9224 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
9225 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
9226 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
9227 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
9228 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
9229 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
9230 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
9231 of the computations element-wise.
9233 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
9234 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
9235 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
9236 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
9237 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
9238 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
9239 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
9240 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
9241 information.
9243 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
9244 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
9245 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
9246 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
9247 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
9248 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
9249 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
9250 in the case where both operands are in the range of the element selected
9251 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
9252 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
9253 in constant ``getelementptr`` expressions.
9255 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
9256 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
9258 Example:
9259 """"""""
9261 .. code-block:: llvm
9263         ; yields [12 x i8]*:aptr
9264         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
9265         ; yields i8*:vptr
9266         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
9267         ; yields i8*:eptr
9268         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
9269         ; yields i32*:iptr
9270         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
9272 Vector of pointers:
9273 """""""""""""""""""
9275 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
9276 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
9277 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
9278 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
9280 .. code-block:: llvm
9282      ; All arguments are vectors:
9283      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
9284      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
9286      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
9287      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
9288      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
9290      ; Add distinct offsets to the same pointer:
9291      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
9292      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
9294      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
9296 The two following instructions are equivalent:
9298 .. code-block:: llvm
9300      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
9301        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
9302        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
9303        <4 x i32> %ind4,
9304        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
9306      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
9307        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
9309 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
9310 makes sense:
9312 .. code-block:: c
9314     // Let's assume that we vectorize the following loop:
9315     double *A, *B; int *C;
9316     for (int i = 0; i < size; ++i) {
9317       A[i] = B[C[i]];
9318     }
9320 .. code-block:: llvm
9322     ; get pointers for 8 elements from array B
9323     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
9324     ; load 8 elements from array B into A
9325     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
9326          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
9328 Conversion Operations
9329 ---------------------
9331 The instructions in this category are the conversion instructions
9332 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
9333 various bit conversions on the operand.
9335 .. _i_trunc:
9337 '``trunc .. to``' Instruction
9338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9340 Syntax:
9341 """""""
9345       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9347 Overview:
9348 """""""""
9350 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
9352 Arguments:
9353 """"""""""
9355 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
9356 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
9357 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9358 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
9359 types are not allowed.
9361 Semantics:
9362 """"""""""
9364 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
9365 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
9366 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
9367 It will always truncate bits.
9369 Example:
9370 """"""""
9372 .. code-block:: llvm
9374       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
9375       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
9376       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
9377       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
9379 .. _i_zext:
9381 '``zext .. to``' Instruction
9382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9384 Syntax:
9385 """""""
9389       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9391 Overview:
9392 """""""""
9394 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
9396 Arguments:
9397 """"""""""
9399 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
9400 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
9401 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9402 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
9404 Semantics:
9405 """"""""""
9407 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
9408 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
9410 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
9412 Example:
9413 """"""""
9415 .. code-block:: llvm
9417       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
9418       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
9419       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
9421 .. _i_sext:
9423 '``sext .. to``' Instruction
9424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9426 Syntax:
9427 """""""
9431       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9433 Overview:
9434 """""""""
9436 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
9438 Arguments:
9439 """"""""""
9441 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
9442 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
9443 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
9444 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
9446 Semantics:
9447 """"""""""
9449 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
9450 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
9451 of the type ``ty2``.
9453 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
9455 Example:
9456 """"""""
9458 .. code-block:: llvm
9460       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
9461       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
9462       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
9464 '``fptrunc .. to``' Instruction
9465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9467 Syntax:
9468 """""""
9472       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9474 Overview:
9475 """""""""
9477 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
9479 Arguments:
9480 """"""""""
9482 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9483 value to cast and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it to.
9484 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
9485 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
9487 Semantics:
9488 """"""""""
9490 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
9491 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating-point
9492 <t_floating>` type.
9493 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
9494 environment <floatenv>`.
9496 Example:
9497 """"""""
9499 .. code-block:: llvm
9501       %X = fptrunc double 16777217.0 to float    ; yields float:16777216.0
9502       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to half       ; yields half:+infinity
9504 '``fpext .. to``' Instruction
9505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9507 Syntax:
9508 """""""
9512       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9514 Overview:
9515 """""""""
9517 The '``fpext``' extends a floating-point ``value`` to a larger floating-point
9518 value.
9520 Arguments:
9521 """"""""""
9523 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
9524 ``value`` to cast, and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it
9525 to. The source type must be smaller than the destination type.
9527 Semantics:
9528 """"""""""
9530 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
9531 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating-point
9532 <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
9533 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
9534 *no-op cast* for a floating-point cast.
9536 Example:
9537 """"""""
9539 .. code-block:: llvm
9541       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
9542       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
9544 '``fptoui .. to``' Instruction
9545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9547 Syntax:
9548 """""""
9552       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9554 Overview:
9555 """""""""
9557 The '``fptoui``' converts a floating-point ``value`` to its unsigned
9558 integer equivalent of type ``ty2``.
9560 Arguments:
9561 """"""""""
9563 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
9564 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9565 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9566 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9567 type with the same number of elements as ``ty``
9569 Semantics:
9570 """"""""""
9572 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating-point
9573 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9574 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9575 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9577 Example:
9578 """"""""
9580 .. code-block:: llvm
9582       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
9583       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
9584       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
9586 '``fptosi .. to``' Instruction
9587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9589 Syntax:
9590 """""""
9594       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9596 Overview:
9597 """""""""
9599 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating-point <t_floating>`
9600 ``value`` to type ``ty2``.
9602 Arguments:
9603 """"""""""
9605 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
9606 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
9607 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
9608 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
9609 type with the same number of elements as ``ty``
9611 Semantics:
9612 """"""""""
9614 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating-point
9615 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
9616 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
9617 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
9619 Example:
9620 """"""""
9622 .. code-block:: llvm
9624       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
9625       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
9626       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
9628 '``uitofp .. to``' Instruction
9629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9631 Syntax:
9632 """""""
9636       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9638 Overview:
9639 """""""""
9641 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
9642 and converts that value to the ``ty2`` type.
9644 Arguments:
9645 """"""""""
9647 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9648 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9649 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9650 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9651 type with the same number of elements as ``ty``
9653 Semantics:
9654 """"""""""
9656 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
9657 integer quantity and converts it to the corresponding floating-point
9658 value. If the value cannot be exactly represented, it is rounded using
9659 the default rounding mode.
9662 Example:
9663 """"""""
9665 .. code-block:: llvm
9667       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9668       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
9670 '``sitofp .. to``' Instruction
9671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9673 Syntax:
9674 """""""
9678       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9680 Overview:
9681 """""""""
9683 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
9684 converts that value to the ``ty2`` type.
9686 Arguments:
9687 """"""""""
9689 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
9690 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
9691 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
9692 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
9693 type with the same number of elements as ``ty``
9695 Semantics:
9696 """"""""""
9698 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
9699 quantity and converts it to the corresponding floating-point value. If the
9700 value cannot be exactly represented, it is rounded using the default rounding
9701 mode.
9703 Example:
9704 """"""""
9706 .. code-block:: llvm
9708       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
9709       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
9711 .. _i_ptrtoint:
9713 '``ptrtoint .. to``' Instruction
9714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9716 Syntax:
9717 """""""
9721       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9723 Overview:
9724 """""""""
9726 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
9727 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
9729 Arguments:
9730 """"""""""
9732 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
9733 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
9734 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
9735 a vector of integers type.
9737 Semantics:
9738 """"""""""
9740 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
9741 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
9742 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
9743 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
9744 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
9745 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
9746 change.
9748 Example:
9749 """"""""
9751 .. code-block:: llvm
9753       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
9754       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
9755       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
9757 .. _i_inttoptr:
9759 '``inttoptr .. to``' Instruction
9760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9762 Syntax:
9763 """""""
9767       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>[, !dereferenceable !<deref_bytes_node>][, !dereferenceable_or_null !<deref_bytes_node]             ; yields ty2
9769 Overview:
9770 """""""""
9772 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
9773 pointer type, ``ty2``.
9775 Arguments:
9776 """"""""""
9778 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
9779 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
9780 type.
9782 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
9783 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
9784 entry.
9785 See ``dereferenceable`` metadata.
9787 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
9788 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
9789 ``i64`` entry.
9790 See ``dereferenceable_or_null`` metadata.
9792 Semantics:
9793 """"""""""
9795 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
9796 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
9797 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
9798 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
9799 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
9800 nothing is done (*no-op cast*).
9802 Example:
9803 """"""""
9805 .. code-block:: llvm
9807       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
9808       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
9809       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
9810       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
9812 .. _i_bitcast:
9814 '``bitcast .. to``' Instruction
9815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9817 Syntax:
9818 """""""
9822       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9824 Overview:
9825 """""""""
9827 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
9828 changing any bits.
9830 Arguments:
9831 """"""""""
9833 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
9834 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
9835 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
9836 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
9837 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
9838 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
9839 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
9840 long as they have the same size).
9842 Semantics:
9843 """"""""""
9845 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
9846 is always a *no-op cast* because no bits change with this
9847 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
9848 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
9849 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
9850 pointers) types with the same address space through this instruction.
9851 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
9852 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
9854 Example:
9855 """"""""
9857 .. code-block:: text
9859       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
9860       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
9861       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
9862       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
9864 .. _i_addrspacecast:
9866 '``addrspacecast .. to``' Instruction
9867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9869 Syntax:
9870 """""""
9874       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
9876 Overview:
9877 """""""""
9879 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
9880 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
9882 Arguments:
9883 """"""""""
9885 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
9886 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
9887 address space.
9889 Semantics:
9890 """"""""""
9892 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
9893 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
9894 value modification, depending on the target and the address space
9895 pair. Pointer conversions within the same address space must be
9896 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
9897 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
9898 location.
9900 Example:
9901 """"""""
9903 .. code-block:: llvm
9905       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
9906       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
9907       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
9909 .. _otherops:
9911 Other Operations
9912 ----------------
9914 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
9915 which defy better classification.
9917 .. _i_icmp:
9919 '``icmp``' Instruction
9920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9922 Syntax:
9923 """""""
9927       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
9929 Overview:
9930 """""""""
9932 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
9933 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
9934 pointer, or pointer vector operands.
9936 Arguments:
9937 """"""""""
9939 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9940 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9941 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9943 #. ``eq``: equal
9944 #. ``ne``: not equal
9945 #. ``ugt``: unsigned greater than
9946 #. ``uge``: unsigned greater or equal
9947 #. ``ult``: unsigned less than
9948 #. ``ule``: unsigned less or equal
9949 #. ``sgt``: signed greater than
9950 #. ``sge``: signed greater or equal
9951 #. ``slt``: signed less than
9952 #. ``sle``: signed less or equal
9954 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
9955 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
9956 must also be identical types.
9958 Semantics:
9959 """"""""""
9961 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
9962 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
9963 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
9965 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
9966    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9967 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
9968    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9969 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
9970    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
9971 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
9972    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9973 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
9974    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
9975 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
9976    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9977 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9978    if ``op1`` is greater than ``op2``.
9979 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9980    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9981 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9982    if ``op1`` is less than ``op2``.
9983 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9984    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9986 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
9987 are compared as if they were integers.
9989 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
9990 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
9991 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
9993 Example:
9994 """"""""
9996 .. code-block:: text
9998       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
9999       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
10000       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
10001       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
10002       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
10003       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
10005 .. _i_fcmp:
10007 '``fcmp``' Instruction
10008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10010 Syntax:
10011 """""""
10015       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
10017 Overview:
10018 """""""""
10020 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
10021 values based on comparison of its operands.
10023 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
10024 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
10026 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
10027 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
10028 compared.
10030 Arguments:
10031 """"""""""
10033 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
10034 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
10035 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
10037 #. ``false``: no comparison, always returns false
10038 #. ``oeq``: ordered and equal
10039 #. ``ogt``: ordered and greater than
10040 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
10041 #. ``olt``: ordered and less than
10042 #. ``ole``: ordered and less than or equal
10043 #. ``one``: ordered and not equal
10044 #. ``ord``: ordered (no nans)
10045 #. ``ueq``: unordered or equal
10046 #. ``ugt``: unordered or greater than
10047 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
10048 #. ``ult``: unordered or less than
10049 #. ``ule``: unordered or less than or equal
10050 #. ``une``: unordered or not equal
10051 #. ``uno``: unordered (either nans)
10052 #. ``true``: no comparison, always returns true
10054 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
10055 that either operand may be a QNAN.
10057 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating-point
10058 <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating-point type.
10059 They must have identical types.
10061 Semantics:
10062 """"""""""
10064 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
10065 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
10066 vectors are compared element by element. Each comparison performed
10067 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
10069 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
10070 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10071    is equal to ``op2``.
10072 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10073    is greater than ``op2``.
10074 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10075    is greater than or equal to ``op2``.
10076 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10077    is less than ``op2``.
10078 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10079    is less than or equal to ``op2``.
10080 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
10081    is not equal to ``op2``.
10082 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
10083 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10084    equal to ``op2``.
10085 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10086    greater than ``op2``.
10087 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10088    greater than or equal to ``op2``.
10089 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10090    less than ``op2``.
10091 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10092    less than or equal to ``op2``.
10093 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
10094    not equal to ``op2``.
10095 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
10096 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
10098 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
10099 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
10100 otherwise unsafe floating-point optimizations.
10102 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
10103 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
10104 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
10105 ``nnan``, ``ninf``, and ``reassoc``. See :ref:`fastmath` for more information.
10107 Example:
10108 """"""""
10110 .. code-block:: text
10112       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
10113       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
10114       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
10115       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
10117 .. _i_phi:
10119 '``phi``' Instruction
10120 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10122 Syntax:
10123 """""""
10127       <result> = phi [fast-math-flags] <ty> [ <val0>, <label0>], ...
10129 Overview:
10130 """""""""
10132 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
10133 graph representing the function.
10135 Arguments:
10136 """"""""""
10138 The type of the incoming values is specified with the first type field.
10139 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
10140 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
10141 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
10142 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
10143 label arguments.
10145 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
10146 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
10147 block.
10149 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
10150 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
10151 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
10152 instruction's return value on the same edge).
10154 The optional ``fast-math-flags`` marker indicates that the phi has one
10155 or more :ref:`fast-math-flags <fastmath>`. These are optimization hints
10156 to enable otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math-flags
10157 are only valid for phis that return a floating-point scalar or vector
10158 type, or an array (nested to any depth) of floating-point scalar or vector
10159 types.
10161 Semantics:
10162 """"""""""
10164 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
10165 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
10166 executed just prior to the current block.
10168 Example:
10169 """"""""
10171 .. code-block:: llvm
10173     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
10174       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
10175       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
10176       br label %Loop
10178 .. _i_select:
10180 '``select``' Instruction
10181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10183 Syntax:
10184 """""""
10188       <result> = select [fast-math flags] selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
10190       selty is either i1 or {<N x i1>}
10192 Overview:
10193 """""""""
10195 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
10196 condition, without IR-level branching.
10198 Arguments:
10199 """"""""""
10201 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
10202 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
10203 class <t_firstclass>` type.
10205 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the select has one or more
10206    :ref:`fast-math flags <fastmath>`. These are optimization hints to enable
10207    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
10208    for selects that return a floating-point scalar or vector type, or an array
10209    (nested to any depth) of floating-point scalar or vector types.
10211 Semantics:
10212 """"""""""
10214 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
10215 the first value argument; otherwise, it returns the second value
10216 argument.
10218 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
10219 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
10221 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
10222 same size, then an entire vector is selected.
10224 Example:
10225 """"""""
10227 .. code-block:: llvm
10229       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
10232 .. _i_freeze:
10234 '``freeze``' Instruction
10235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10237 Syntax:
10238 """""""
10242       <result> = freeze ty <val>    ; yields ty:result
10244 Overview:
10245 """""""""
10247 The '``freeze``' instruction is used to stop propagation of
10248 :ref:`undef <undefvalues>` and :ref:`poison <poisonvalues>` values.
10250 Arguments:
10251 """"""""""
10253 The '``freeze``' instruction takes a single argument.
10255 Semantics:
10256 """"""""""
10258 If the argument is ``undef`` or ``poison``, '``freeze``' returns an
10259 arbitrary, but fixed, value of type '``ty``'.
10260 Otherwise, this instruction is a no-op and returns the input argument.
10261 All uses of a value returned by the same '``freeze``' instruction are
10262 guaranteed to always observe the same value, while different '``freeze``'
10263 instructions may yield different values.
10265 While ``undef`` and ``poison`` pointers can be frozen, the result is a
10266 non-dereferenceable pointer. See the
10267 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more information.
10270 Example:
10271 """"""""
10273 .. code-block:: text
10275       %w = i32 undef
10276       %x = freeze i32 %w
10277       %y = add i32 %w, %w         ; undef
10278       %z = add i32 %x, %x         ; even number because all uses of %x observe
10279                                   ; the same value
10280       %x2 = freeze i32 %w
10281       %cmp = icmp eq i32 %x, %x2  ; can be true or false
10283       ; example with vectors
10284       %v = <2 x i32> <i32 undef, i32 poison>
10285       %a = extractelement <2 x i32> %v, i32 0    ; undef
10286       %b = extractelement <2 x i32> %v, i32 1    ; poison
10287       %add = add i32 %a, %a                      ; undef
10289       %v.fr = freeze <2 x i32> %v                ; element-wise freeze
10290       %d = extractelement <2 x i32> %v.fr, i32 0 ; not undef
10291       %add.f = add i32 %d, %d                    ; even number
10293       ; branching on frozen value
10294       %poison = add nsw i1 %k, undef   ; poison
10295       %c = freeze i1 %poison
10296       br i1 %c, label %foo, label %bar ; non-deterministic branch to %foo or %bar
10299 .. _i_call:
10301 '``call``' Instruction
10302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10304 Syntax:
10305 """""""
10309       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] [addrspace(<num>)]
10310                  <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs] [ operand bundles ]
10312 Overview:
10313 """""""""
10315 The '``call``' instruction represents a simple function call.
10317 Arguments:
10318 """"""""""
10320 This instruction requires several arguments:
10322 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
10323    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
10324    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
10325    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
10326    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
10328    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
10329       recursive cycle in the call graph.
10330    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
10331       forwarded in place.
10332    #. If the musttail call appears in a function with the ``"thunk"`` attribute
10333       and the caller and callee both have varargs, than any unprototyped
10334       arguments in register or memory are forwarded to the callee. Similarly,
10335       the return value of the callee is returned to the caller's caller, even
10336       if a void return type is in use.
10338    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
10339    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
10340    varargs from the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following
10341    additional  rules:
10343    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
10344      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
10345    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
10346      produced by the call or void.
10347    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
10348      parameters or return types may differ in pointee type, but not
10349      in address space.
10350    - The calling conventions of the caller and callee must match.
10351    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
10352      returned, and inalloca, must match.
10353    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
10354      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
10355      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
10357    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
10358    the following conditions are met:
10360    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc`` or ``tailcc``.
10361    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
10362       uses value of call or is void).
10363    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled,
10364       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``, or the calling convention
10365       is ``tailcc``
10366    -  `Platform-specific constraints are
10367       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
10369 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
10370    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
10371    call optimization from being performed on the call.
10373 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
10374    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
10375    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
10376    for calls that return a floating-point scalar or vector type, or an array
10377    (nested to any depth) of floating-point scalar or vector types.
10379 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
10380    convention <callingconv>` the call should use. If none is
10381    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
10382    calling convention of the call must match the calling convention of
10383    the target function, or else the behavior is undefined.
10384 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
10385    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
10386    are valid here.
10387 #. The optional addrspace attribute can be used to indicate the address space
10388    of the called function. If it is not specified, the program address space
10389    from the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>` will be used.
10390 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
10391    type of the return value. Functions that return no value are marked
10392    ``void``.
10393 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
10394    argument types must match the types implied by this signature. This
10395    type can be omitted if the function is not varargs.
10396 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
10397    be called. In most cases, this is a direct function call, but
10398    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
10399    to function value.
10400 #. '``function args``': argument list whose types match the function
10401    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
10402    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
10403    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
10404    extra arguments can be specified.
10405 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
10406 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
10408 Semantics:
10409 """"""""""
10411 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
10412 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
10413 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
10414 flow continues with the instruction after the function call, and the
10415 return value of the function is bound to the result argument.
10417 Example:
10418 """"""""
10420 .. code-block:: llvm
10422       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
10423       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
10424       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
10425       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
10426       call void %foo(i8 97 signext)
10428       %struct.A = type { i32, i8 }
10429       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
10430       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
10431       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
10432       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
10433       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
10435 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
10436 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
10437 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
10438 This is something we'd like to change in the future to provide better
10439 support for freestanding environments and non-C-based languages.
10441 .. _i_va_arg:
10443 '``va_arg``' Instruction
10444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10446 Syntax:
10447 """""""
10451       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
10453 Overview:
10454 """""""""
10456 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
10457 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
10458 the ``va_arg`` macro in C.
10460 Arguments:
10461 """"""""""
10463 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
10464 argument. It returns a value of the specified argument type and
10465 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
10466 type of ``va_list`` is target specific.
10468 Semantics:
10469 """"""""""
10471 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
10472 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
10473 the next argument. For more information, see the variable argument
10474 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
10476 It is legal for this instruction to be called in a function which does
10477 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
10478 function.
10480 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
10481 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
10483 Example:
10484 """"""""
10486 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
10488 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
10489 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
10490 types on any target.
10492 .. _i_landingpad:
10494 '``landingpad``' Instruction
10495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10497 Syntax:
10498 """""""
10502       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
10503       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
10505       <clause> := catch <type> <value>
10506       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
10508 Overview:
10509 """""""""
10511 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10512 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10513 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
10514 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
10515 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
10516 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
10518 Arguments:
10519 """"""""""
10521 The optional
10522 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
10524 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
10525 contains the global variable representing the "type" that may be caught
10526 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
10527 clause takes an array constant as its argument. Use
10528 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
10529 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
10530 the ``cleanup`` flag.
10532 Semantics:
10533 """"""""""
10535 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
10536 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
10537 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
10538 calling conventions, how the personality function results are
10539 represented in LLVM IR is target specific.
10541 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
10542 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
10543 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
10544 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10545 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
10546 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
10547 unwinding continues further up the call stack.
10549 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
10551 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
10552    of an '``invoke``' instruction.
10553 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
10554    first non-PHI instruction.
10555 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
10556    pad block.
10557 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
10558    '``landingpad``' instruction.
10560 Example:
10561 """"""""
10563 .. code-block:: llvm
10565       ;; A landing pad which can catch an integer.
10566       %res = landingpad { i8*, i32 }
10567                catch i8** @_ZTIi
10568       ;; A landing pad that is a cleanup.
10569       %res = landingpad { i8*, i32 }
10570                cleanup
10571       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
10572       %res = landingpad { i8*, i32 }
10573                catch i8** @_ZTIi
10574                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
10576 .. _i_catchpad:
10578 '``catchpad``' Instruction
10579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10581 Syntax:
10582 """""""
10586       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
10588 Overview:
10589 """""""""
10591 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10592 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10593 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
10594 control to catch an exception.
10596 Arguments:
10597 """"""""""
10599 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
10600 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
10601 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
10602 terminates in a ``catchswitch``.
10604 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
10605 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
10606 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
10607 the exception.
10609 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
10610 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
10611 pads.
10613 Semantics:
10614 """"""""""
10616 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
10617 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
10618 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
10619 entirely target and personality function-specific.
10621 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
10622 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
10624 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
10625 instructions is described in the
10626 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
10628 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10629 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10630 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10631 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10633 Example:
10634 """"""""
10636 .. code-block:: text
10638     dispatch:
10639       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
10640       ;; A catch block which can catch an integer.
10641     handler0:
10642       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
10644 .. _i_cleanuppad:
10646 '``cleanuppad``' Instruction
10647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10649 Syntax:
10650 """""""
10654       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
10656 Overview:
10657 """""""""
10659 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
10660 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
10661 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
10662 transfer control to run cleanup actions.
10663 The ``args`` correspond to whatever additional
10664 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
10665 execute the cleanup.
10666 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
10667 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
10668 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
10669 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
10670 this operand may be the token ``none``.
10672 Arguments:
10673 """"""""""
10675 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
10676 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
10678 Semantics:
10679 """"""""""
10681 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
10682 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
10683 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
10684 As with calling conventions, how the personality function results are
10685 represented in LLVM IR is target specific.
10687 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
10689 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
10690    an exceptional instruction.
10691 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
10692    first non-PHI instruction.
10693 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
10694    cleanup block.
10695 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
10696    '``cleanuppad``' instruction.
10698 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
10699 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
10700 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
10701 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
10703 Example:
10704 """"""""
10706 .. code-block:: text
10708       %tok = cleanuppad within %cs []
10710 .. _intrinsics:
10712 Intrinsic Functions
10713 ===================
10715 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
10716 have well known names and semantics and are required to follow certain
10717 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
10718 for the LLVM language that does not require changing all of the
10719 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
10720 reader/writer, the parser, etc...).
10722 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
10723 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
10724 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
10725 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
10726 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
10727 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
10728 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
10729 are added that they be documented here.
10731 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
10732 represents a family of functions that perform the same operation but on
10733 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
10734 different integer types, overloading is used commonly to allow an
10735 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
10736 argument types or the result type can be overloaded to accept any
10737 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
10738 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
10739 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
10740 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
10741 argument or the result.
10743 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
10744 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
10745 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
10746 whose type is matched against another type do not. For example, the
10747 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
10748 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
10749 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
10750 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
10751 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
10752 type is matched against the return type, it does not require its own
10753 name suffix.
10755 For target developers who are defining intrinsics for back-end code
10756 generation, any intrinsic overloads based solely the distinction between
10757 integer or floating point types should not be relied upon for correct
10758 code generation. In such cases, the recommended approach for target
10759 maintainers when defining intrinsics is to create separate integer and
10760 FP intrinsics rather than rely on overloading. For example, if different
10761 codegen is required for ``llvm.target.foo(<4 x i32>)`` and
10762 ``llvm.target.foo(<4 x float>)`` then these should be split into
10763 different intrinsics.
10765 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
10766 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
10768 .. _int_varargs:
10770 Variable Argument Handling Intrinsics
10771 -------------------------------------
10773 Variable argument support is defined in LLVM with the
10774 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
10775 functions. These functions are related to the similarly named macros
10776 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
10778 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
10779 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
10780 does not define what this type is, so all transformations should be
10781 prepared to handle these functions regardless of the type used.
10783 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
10784 variable argument handling intrinsic functions are used.
10786 .. code-block:: llvm
10788     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
10789     ; it is merely an i8*.
10790     %struct.va_list = type { i8* }
10792     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
10793     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
10795     define i32 @test(i32 %X, ...) {
10796       ; Initialize variable argument processing
10797       %ap = alloca %struct.va_list
10798       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
10799       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
10801       ; Read a single integer argument
10802       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
10804       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
10805       %aq = alloca i8*
10806       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
10807       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
10808       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
10810       ; Stop processing of arguments.
10811       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
10812       ret i32 %tmp
10813     }
10815     declare void @llvm.va_start(i8*)
10816     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
10817     declare void @llvm.va_end(i8*)
10819 .. _int_va_start:
10821 '``llvm.va_start``' Intrinsic
10822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10824 Syntax:
10825 """""""
10829       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
10831 Overview:
10832 """""""""
10834 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
10835 subsequent use by ``va_arg``.
10837 Arguments:
10838 """"""""""
10840 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10842 Semantics:
10843 """"""""""
10845 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
10846 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
10847 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
10848 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
10849 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
10850 to know the last argument of the function as the compiler can figure
10851 that out.
10853 '``llvm.va_end``' Intrinsic
10854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10856 Syntax:
10857 """""""
10861       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
10863 Overview:
10864 """""""""
10866 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
10867 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
10869 Arguments:
10870 """"""""""
10872 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
10874 Semantics:
10875 """"""""""
10877 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
10878 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
10879 element to which the argument points. Calls to
10880 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
10881 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
10882 ``llvm.va_end``.
10884 .. _int_va_copy:
10886 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
10887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10889 Syntax:
10890 """""""
10894       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
10896 Overview:
10897 """""""""
10899 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
10900 from the source argument list to the destination argument list.
10902 Arguments:
10903 """"""""""
10905 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
10906 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
10908 Semantics:
10909 """"""""""
10911 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
10912 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
10913 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
10914 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
10915 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
10917 Accurate Garbage Collection Intrinsics
10918 --------------------------------------
10920 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
10921 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
10922 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
10923 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
10925 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
10926 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
10927 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
10928 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
10929 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
10930 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
10932 Experimental Statepoint Intrinsics
10933 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10935 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
10936 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
10937 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
10938 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
10939 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
10940 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
10941 described in :doc:`Statepoints`.
10943 .. _int_gcroot:
10945 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
10946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10948 Syntax:
10949 """""""
10953       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
10955 Overview:
10956 """""""""
10958 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
10959 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
10961 Arguments:
10962 """"""""""
10964 The first argument specifies the address of a stack object that contains
10965 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
10966 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
10967 root.
10969 Semantics:
10970 """"""""""
10972 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
10973 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
10974 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
10975 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
10976 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
10978 .. _int_gcread:
10980 '``llvm.gcread``' Intrinsic
10981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10983 Syntax:
10984 """""""
10988       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
10990 Overview:
10991 """""""""
10993 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
10994 locations, allowing garbage collector implementations that require read
10995 barriers.
10997 Arguments:
10998 """"""""""
11000 The second argument is the address to read from, which should be an
11001 address allocated from the garbage collector. The first object is a
11002 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
11003 runtime (otherwise null).
11005 Semantics:
11006 """"""""""
11008 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
11009 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
11010 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
11011 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
11012 algorithm <gc>`.
11014 .. _int_gcwrite:
11016 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
11017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11019 Syntax:
11020 """""""
11024       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
11026 Overview:
11027 """""""""
11029 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
11030 locations, allowing garbage collector implementations that require write
11031 barriers (such as generational or reference counting collectors).
11033 Arguments:
11034 """"""""""
11036 The first argument is the reference to store, the second is the start of
11037 the object to store it to, and the third is the address of the field of
11038 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
11039 object, Obj may be null.
11041 Semantics:
11042 """"""""""
11044 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
11045 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
11046 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
11047 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
11048 algorithm <gc>`.
11050 Code Generator Intrinsics
11051 -------------------------
11053 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
11054 may only be implemented with code generator support.
11056 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
11057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11059 Syntax:
11060 """""""
11064       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
11066 Overview:
11067 """""""""
11069 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
11070 target-specific value indicating the return address of the current
11071 function or one of its callers.
11073 Arguments:
11074 """"""""""
11076 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
11077 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
11078 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
11079 value.
11081 Semantics:
11082 """"""""""
11084 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
11085 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
11086 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
11087 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
11088 used for debugging purposes.
11090 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
11091 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
11092 of the obvious source-language caller.
11094 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
11095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11097 Syntax:
11098 """""""
11102       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
11104 Overview:
11105 """""""""
11107 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
11108 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
11109 current function is stored.
11111 Semantics:
11112 """"""""""
11114 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
11115 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
11116 of the obvious source-language caller.
11118 This intrinsic is only implemented for x86 and aarch64.
11120 '``llvm.sponentry``' Intrinsic
11121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11123 Syntax:
11124 """""""
11128       declare i8* @llvm.sponentry()
11130 Overview:
11131 """""""""
11133 The '``llvm.sponentry``' intrinsic returns the stack pointer value at
11134 the entry of the current function calling this intrinsic.
11136 Semantics:
11137 """"""""""
11139 Note this intrinsic is only verified on AArch64.
11141 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
11142 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11144 Syntax:
11145 """""""
11149       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
11151 Overview:
11152 """""""""
11154 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
11155 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
11157 Arguments:
11158 """"""""""
11160 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
11161 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
11162 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
11163 value.
11165 Semantics:
11166 """"""""""
11168 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
11169 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
11170 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
11171 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
11172 used for debugging purposes.
11174 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
11175 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
11176 of the obvious source-language caller.
11178 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
11179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11181 Syntax:
11182 """""""
11186       declare void @llvm.localescape(...)
11187       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
11189 Overview:
11190 """""""""
11192 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
11193 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
11194 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
11195 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
11197 Arguments:
11198 """"""""""
11200 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
11201 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
11202 once, and it can only do so from the entry block.
11204 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
11205 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
11206 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
11207 other modules.
11209 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
11210 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
11211 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
11212 pointer in platform-specific ways.
11214 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
11215 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
11217 Semantics:
11218 """"""""""
11220 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
11221 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
11222 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
11223 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
11224 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
11225 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
11226 '``llvm.localrecover``'.
11228 .. _int_read_register:
11229 .. _int_write_register:
11231 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
11232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11234 Syntax:
11235 """""""
11239       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
11240       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
11241       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
11242       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
11243       !0 = !{!"sp\00"}
11245 Overview:
11246 """""""""
11248 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
11249 provides access to the named register. The register must be valid on
11250 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
11251 with the register being read.
11253 Semantics:
11254 """"""""""
11256 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
11257 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
11258 the current value of the register, where possible.
11260 This is useful to implement named register global variables that need
11261 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
11262 bare-metal programs including OS kernels.
11264 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
11265 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
11266 allocatable registers are not supported.
11268 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
11269 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
11270 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
11271 registers.
11273 .. _int_stacksave:
11275 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
11276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11278 Syntax:
11279 """""""
11283       declare i8* @llvm.stacksave()
11285 Overview:
11286 """""""""
11288 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
11289 of the function stack, for use with
11290 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
11291 implementing language features like scoped automatic variable sized
11292 arrays in C99.
11294 Semantics:
11295 """"""""""
11297 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
11298 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
11299 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
11300 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
11301 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
11302 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
11303 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
11305 .. _int_stackrestore:
11307 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
11308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11310 Syntax:
11311 """""""
11315       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
11317 Overview:
11318 """""""""
11320 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
11321 the function stack to the state it was in when the corresponding
11322 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
11323 useful for implementing language features like scoped automatic variable
11324 sized arrays in C99.
11326 Semantics:
11327 """"""""""
11329 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
11331 .. _int_get_dynamic_area_offset:
11333 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
11334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11336 Syntax:
11337 """""""
11341       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
11342       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
11344 Overview:
11345 """""""""
11347       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
11348       get the offset from native stack pointer to the address of the most
11349       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
11350       intendend for use in combination with
11351       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
11352       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
11353       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
11355 Semantics:
11356 """"""""""
11358       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
11359       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
11360       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
11361       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
11362       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
11363       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
11364       one past the end of the most recent dynamic alloca.
11366       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
11367       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
11368       compile-time-known constant value.
11370       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
11371       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
11373 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
11374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11376 Syntax:
11377 """""""
11381       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
11383 Overview:
11384 """""""""
11386 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
11387 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
11388 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
11389 its performance characteristics.
11391 Arguments:
11392 """"""""""
11394 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
11395 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
11396 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
11397 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
11398 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
11399 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
11400 arguments must be constant integers.
11402 Semantics:
11403 """"""""""
11405 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
11406 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
11407 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
11408 the processor cache for better performance.
11410 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
11411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11413 Syntax:
11414 """""""
11418       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
11420 Overview:
11421 """""""""
11423 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
11424 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
11425 method is target specific, but it is expected that the marker will use
11426 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
11427 guarantees that it will remain with any specific instruction after
11428 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
11429 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
11430 allow correlations of simulation runs.
11432 Arguments:
11433 """"""""""
11435 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
11437 Semantics:
11438 """"""""""
11440 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
11441 that do not support this intrinsic may ignore it.
11443 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
11444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11446 Syntax:
11447 """""""
11451       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
11453 Overview:
11454 """""""""
11456 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
11457 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
11458 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
11459 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
11460 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
11461 timings.
11463 Semantics:
11464 """"""""""
11466 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
11467 memory. Implementations are allowed to either return a application
11468 specific value or a system wide value. On backends without support, this
11469 is lowered to a constant 0.
11471 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
11472 running at and the host platform.
11474 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
11475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11477 Syntax:
11478 """""""
11482       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
11484 Overview:
11485 """""""""
11487 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
11488 in the specified range to the execution unit of the processor. On
11489 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
11490 flushes the instruction cache.
11492 Semantics:
11493 """"""""""
11495 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
11496 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
11497 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
11498 instructions or a system call, if cache flushing requires special
11499 privileges.
11501 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
11502 time library.
11504 This intrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
11505 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
11507 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
11508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11510 Syntax:
11511 """""""
11515       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
11516                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
11518 Overview:
11519 """""""""
11521 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
11522 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
11523 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
11524 program at runtime.
11526 Arguments:
11527 """"""""""
11529 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11530 name of the entity being instrumented. This should generally be the
11531 (mangled) function name for a set of counters.
11533 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11534 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
11535 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
11536 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
11537 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
11539 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
11540 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
11542 Semantics:
11543 """"""""""
11545 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
11546 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
11547 structures and the code to increment the appropriate value, in a
11548 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
11549 the ``llvm-profdata`` tool.
11551 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
11552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11554 Syntax:
11555 """""""
11559       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
11560                                                   i32 <num-counters>,
11561                                                   i32 <index>, i64 <step>)
11563 Overview:
11564 """""""""
11566 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
11567 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
11568 argument to specify the step of the increment.
11570 Arguments:
11571 """"""""""
11572 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
11573 intrinsic.
11575 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
11577 Semantics:
11578 """"""""""
11579 See description of '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic.
11582 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
11583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11585 Syntax:
11586 """""""
11590       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
11591                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
11592                                                  i32 <index>)
11594 Overview:
11595 """""""""
11597 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
11598 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
11599 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
11600 instrumented expressions take in a program at runtime.
11602 Arguments:
11603 """"""""""
11605 The first argument is a pointer to a global variable containing the
11606 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
11607 (mangled) function name for a set of counters.
11609 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
11610 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
11611 is an error if ``hash`` differs between two instances of
11612 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
11614 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
11615 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
11616 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
11617 supported value profiling kinds are enumerated through the
11618 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
11619 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
11620 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
11622 Semantics:
11623 """"""""""
11625 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
11626 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
11627 pass will generate the appropriate data structures and replace the
11628 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
11629 runtime library with proper arguments.
11631 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
11632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11634 Syntax:
11635 """""""
11639       declare i8* @llvm.thread.pointer()
11641 Overview:
11642 """""""""
11644 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
11645 pointer.
11647 Semantics:
11648 """"""""""
11650 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
11651 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
11652 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
11653 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
11654 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
11655 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
11656 this intrinsic.
11658 Standard C Library Intrinsics
11659 -----------------------------
11661 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
11662 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
11663 information about the alignment of the pointer arguments to the code
11664 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
11666 .. _int_memcpy:
11668 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
11669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11671 Syntax:
11672 """""""
11674 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
11675 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
11676 support all bit widths however.
11680       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11681                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11682       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11683                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11685 Overview:
11686 """""""""
11688 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11689 source location to the destination location.
11691 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
11692 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
11693 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
11695 Arguments:
11696 """"""""""
11698 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11699 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11700 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11701 boolean indicating a volatile access.
11703 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11704 for the first and second arguments.
11706 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
11707 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11708 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11710 Semantics:
11711 """"""""""
11713 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11714 source location to the destination location, which are not allowed to
11715 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
11716 to be aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11717 the argument.
11719 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11720 be appropriately aligned.
11722 .. _int_memmove:
11724 '``llvm.memmove``' Intrinsic
11725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11727 Syntax:
11728 """""""
11730 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
11731 bit width and for different address space. Not all targets support all
11732 bit widths however.
11736       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
11737                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11738       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
11739                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11741 Overview:
11742 """""""""
11744 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
11745 source location to the destination location. It is similar to the
11746 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
11747 overlap.
11749 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
11750 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
11751 argument and the pointers can be in specified address spaces.
11753 Arguments:
11754 """"""""""
11756 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
11757 pointer to the source. The third argument is an integer argument
11758 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
11759 boolean indicating a volatile access.
11761 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11762 for the first and second arguments.
11764 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
11765 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
11766 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11768 Semantics:
11769 """"""""""
11771 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
11772 source location to the destination location, which may overlap. It
11773 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
11774 aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11775 the argument.
11777 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11778 be appropriately aligned.
11780 .. _int_memset:
11782 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
11783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11785 Syntax:
11786 """""""
11788 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
11789 bit width and for different address spaces. However, not all targets
11790 support all bit widths.
11794       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
11795                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
11796       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
11797                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
11799 Overview:
11800 """""""""
11802 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
11803 particular byte value.
11805 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
11806 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
11807 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
11809 Arguments:
11810 """"""""""
11812 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
11813 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
11814 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
11815 is a boolean indicating a volatile access.
11817 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
11818 for the first arguments.
11820 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
11821 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
11822 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
11824 Semantics:
11825 """"""""""
11827 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
11828 at the destination location. If the argument is known to be
11829 aligned to some boundary, this can be specified as an attribute on
11830 the argument.
11832 If "len" is 0, the pointers may be NULL or dangling. However, they must still
11833 be appropriately aligned.
11835 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
11836 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11838 Syntax:
11839 """""""
11841 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
11842 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11843 all types however.
11847       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
11848       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
11849       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
11850       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
11851       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11853 Overview:
11854 """""""""
11856 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
11858 Arguments:
11859 """"""""""
11861 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11863 Semantics:
11864 """"""""""
11866 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
11867 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
11868 matches a conforming libm implementation.
11870 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11871 using a less accurate calculation.
11873 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
11874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11876 Syntax:
11877 """""""
11879 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
11880 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11881 all types however.
11885       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
11886       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
11887       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
11888       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
11889       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
11891 Overview:
11892 """""""""
11894 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11895 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
11896 multiplications is not defined. When a vector of floating-point type is
11897 used, the second argument remains a scalar integer value.
11899 Arguments:
11900 """"""""""
11902 The second argument is an integer power, and the first is a value to
11903 raise to that power.
11905 Semantics:
11906 """"""""""
11908 This function returns the first value raised to the second power with an
11909 unspecified sequence of rounding operations.
11911 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
11912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11914 Syntax:
11915 """""""
11917 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
11918 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11919 all types however.
11923       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
11924       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
11925       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
11926       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
11927       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11929 Overview:
11930 """""""""
11932 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
11934 Arguments:
11935 """"""""""
11937 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11939 Semantics:
11940 """"""""""
11942 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
11943 trapping or setting ``errno``.
11945 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11946 using a less accurate calculation.
11948 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
11949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11951 Syntax:
11952 """""""
11954 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
11955 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11956 all types however.
11960       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
11961       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
11962       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
11963       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
11964       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11966 Overview:
11967 """""""""
11969 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
11971 Arguments:
11972 """"""""""
11974 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11976 Semantics:
11977 """"""""""
11979 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
11980 trapping or setting ``errno``.
11982 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11983 using a less accurate calculation.
11985 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
11986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11988 Syntax:
11989 """""""
11991 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
11992 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11993 all types however.
11997       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
11998       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
11999       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
12000       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
12001       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
12003 Overview:
12004 """""""""
12006 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
12007 specified (positive or negative) power.
12009 Arguments:
12010 """"""""""
12012 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
12014 Semantics:
12015 """"""""""
12017 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
12018 trapping or setting ``errno``.
12020 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12021 using a less accurate calculation.
12023 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
12024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12026 Syntax:
12027 """""""
12029 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
12030 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12031 all types however.
12035       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
12036       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
12037       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
12038       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
12039       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12041 Overview:
12042 """""""""
12044 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
12045 value.
12047 Arguments:
12048 """"""""""
12050 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
12052 Semantics:
12053 """"""""""
12055 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
12056 trapping or setting ``errno``.
12058 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12059 using a less accurate calculation.
12061 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
12062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12064 Syntax:
12065 """""""
12067 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
12068 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12069 all types however.
12073       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
12074       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
12075       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
12076       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
12077       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12079 Overview:
12080 """""""""
12082 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
12083 specified value.
12085 Arguments:
12086 """"""""""
12088 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
12090 Semantics:
12091 """"""""""
12093 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
12094 trapping or setting ``errno``.
12096 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12097 using a less accurate calculation.
12099 '``llvm.log.*``' Intrinsic
12100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12102 Syntax:
12103 """""""
12105 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
12106 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12107 all types however.
12111       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
12112       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
12113       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
12114       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
12115       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12117 Overview:
12118 """""""""
12120 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
12121 value.
12123 Arguments:
12124 """"""""""
12126 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
12128 Semantics:
12129 """"""""""
12131 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
12132 trapping or setting ``errno``.
12134 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12135 using a less accurate calculation.
12137 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
12138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12140 Syntax:
12141 """""""
12143 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
12144 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12145 all types however.
12149       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
12150       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
12151       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
12152       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
12153       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12155 Overview:
12156 """""""""
12158 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
12159 specified value.
12161 Arguments:
12162 """"""""""
12164 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
12166 Semantics:
12167 """"""""""
12169 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
12170 trapping or setting ``errno``.
12172 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12173 using a less accurate calculation.
12175 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
12176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12178 Syntax:
12179 """""""
12181 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
12182 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12183 all types however.
12187       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
12188       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
12189       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
12190       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
12191       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12193 Overview:
12194 """""""""
12196 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
12197 value.
12199 Arguments:
12200 """"""""""
12202 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
12204 Semantics:
12205 """"""""""
12207 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
12208 trapping or setting ``errno``.
12210 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12211 using a less accurate calculation.
12213 .. _int_fma:
12215 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
12216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12218 Syntax:
12219 """""""
12221 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
12222 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12223 all types however.
12227       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
12228       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
12229       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
12230       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
12231       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
12233 Overview:
12234 """""""""
12236 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
12238 Arguments:
12239 """"""""""
12241 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
12243 Semantics:
12244 """"""""""
12246 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
12247 trapping or setting ``errno``.
12249 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
12250 using a less accurate calculation.
12252 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
12253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12255 Syntax:
12256 """""""
12258 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
12259 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12260 all types however.
12264       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
12265       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
12266       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
12267       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
12268       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
12270 Overview:
12271 """""""""
12273 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
12274 operand.
12276 Arguments:
12277 """"""""""
12279 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12280 type.
12282 Semantics:
12283 """"""""""
12285 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
12286 would, and handles error conditions in the same way.
12288 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
12289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12291 Syntax:
12292 """""""
12294 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
12295 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12296 all types however.
12300       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
12301       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
12302       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12303       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12304       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12306 Overview:
12307 """""""""
12309 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
12310 arguments.
12313 Arguments:
12314 """"""""""
12316 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12317 type.
12319 Semantics:
12320 """"""""""
12322 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, except for handling of
12323 signaling NaNs. This match's the behavior of libm's fmin.
12325 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
12326 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
12327 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
12328 equal to both operands. This means that fmin(+/-0.0, +/-0.0) could
12329 return either -0.0 or 0.0.
12331 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
12332 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
12333 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
12334 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
12335 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
12336 ``llvm.canonicalize``).
12339 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
12340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12342 Syntax:
12343 """""""
12345 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
12346 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12347 all types however.
12351       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
12352       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
12353       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
12354       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12355       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
12357 Overview:
12358 """""""""
12360 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
12361 arguments.
12364 Arguments:
12365 """"""""""
12367 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12368 type.
12370 Semantics:
12371 """"""""""
12372 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum except for the handling of
12373 signaling NaNs. This matches the behavior of libm's fmax.
12375 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
12376 NaN only if both operands are NaN. The returned NaN is always
12377 quiet. If the operands compare equal, returns a value that compares
12378 equal to both operands. This means that fmax(+/-0.0, +/-0.0) could
12379 return either -0.0 or 0.0.
12381 Unlike the IEEE-754 2008 behavior, this does not distinguish between
12382 signaling and quiet NaN inputs. If a target's implementation follows
12383 the standard and returns a quiet NaN if either input is a signaling
12384 NaN, the intrinsic lowering is responsible for quieting the inputs to
12385 correctly return the non-NaN input (e.g. by using the equivalent of
12386 ``llvm.canonicalize``).
12388 '``llvm.minimum.*``' Intrinsic
12389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12391 Syntax:
12392 """""""
12394 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minimum`` on any
12395 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12396 all types however.
12400       declare float     @llvm.minimum.f32(float %Val0, float %Val1)
12401       declare double    @llvm.minimum.f64(double %Val0, double %Val1)
12402       declare x86_fp80  @llvm.minimum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12403       declare fp128     @llvm.minimum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12404       declare ppc_fp128 @llvm.minimum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12406 Overview:
12407 """""""""
12409 The '``llvm.minimum.*``' intrinsics return the minimum of the two
12410 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
12413 Arguments:
12414 """"""""""
12416 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12417 type.
12419 Semantics:
12420 """"""""""
12421 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the lesser
12422 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
12423 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
12424 IEEE 754-2018.
12426 '``llvm.maximum.*``' Intrinsic
12427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12429 Syntax:
12430 """""""
12432 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maximum`` on any
12433 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12434 all types however.
12438       declare float     @llvm.maximum.f32(float %Val0, float %Val1)
12439       declare double    @llvm.maximum.f64(double %Val0, double %Val1)
12440       declare x86_fp80  @llvm.maximum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
12441       declare fp128     @llvm.maximum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
12442       declare ppc_fp128 @llvm.maximum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
12444 Overview:
12445 """""""""
12447 The '``llvm.maximum.*``' intrinsics return the maximum of the two
12448 arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
12451 Arguments:
12452 """"""""""
12454 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12455 type.
12457 Semantics:
12458 """"""""""
12459 If either operand is a NaN, returns NaN. Otherwise returns the greater
12460 of the two arguments. -0.0 is considered to be less than +0.0 for this
12461 intrinsic. Note that these are the semantics specified in the draft of
12462 IEEE 754-2018.
12464 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
12465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12467 Syntax:
12468 """""""
12470 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
12471 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12472 all types however.
12476       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
12477       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
12478       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
12479       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
12480       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
12482 Overview:
12483 """""""""
12485 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
12486 first operand and the sign of the second operand.
12488 Arguments:
12489 """"""""""
12491 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
12492 type.
12494 Semantics:
12495 """"""""""
12497 This function returns the same values as the libm ``copysign``
12498 functions would, and handles error conditions in the same way.
12500 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
12501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12503 Syntax:
12504 """""""
12506 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
12507 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12508 all types however.
12512       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
12513       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
12514       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
12515       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
12516       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12518 Overview:
12519 """""""""
12521 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
12523 Arguments:
12524 """"""""""
12526 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12527 type.
12529 Semantics:
12530 """"""""""
12532 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
12533 would, and handles error conditions in the same way.
12535 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
12536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12538 Syntax:
12539 """""""
12541 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
12542 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12543 all types however.
12547       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
12548       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
12549       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
12550       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
12551       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12553 Overview:
12554 """""""""
12556 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
12558 Arguments:
12559 """"""""""
12561 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12562 type.
12564 Semantics:
12565 """"""""""
12567 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
12568 would, and handles error conditions in the same way.
12570 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
12571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12573 Syntax:
12574 """""""
12576 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
12577 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12578 all types however.
12582       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
12583       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
12584       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
12585       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
12586       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12588 Overview:
12589 """""""""
12591 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12592 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
12594 Arguments:
12595 """"""""""
12597 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12598 type.
12600 Semantics:
12601 """"""""""
12603 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
12604 would, and handles error conditions in the same way.
12606 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
12607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12609 Syntax:
12610 """""""
12612 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
12613 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12614 all types however.
12618       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
12619       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
12620       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
12621       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
12622       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12624 Overview:
12625 """""""""
12627 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12628 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
12629 operand isn't an integer.
12631 Arguments:
12632 """"""""""
12634 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12635 type.
12637 Semantics:
12638 """"""""""
12640 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
12641 would, and handles error conditions in the same way.
12643 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
12644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12646 Syntax:
12647 """""""
12649 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
12650 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12651 all types however.
12655       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
12656       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
12657       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
12658       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
12659       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12661 Overview:
12662 """""""""
12664 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12665 nearest integer.
12667 Arguments:
12668 """"""""""
12670 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12671 type.
12673 Semantics:
12674 """"""""""
12676 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
12677 functions would, and handles error conditions in the same way.
12679 '``llvm.round.*``' Intrinsic
12680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12682 Syntax:
12683 """""""
12685 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
12686 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
12687 all types however.
12691       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
12692       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
12693       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
12694       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
12695       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
12697 Overview:
12698 """""""""
12700 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
12701 nearest integer.
12703 Arguments:
12704 """"""""""
12706 The argument and return value are floating-point numbers of the same
12707 type.
12709 Semantics:
12710 """"""""""
12712 This function returns the same values as the libm ``round``
12713 functions would, and handles error conditions in the same way.
12715 '``llvm.lround.*``' Intrinsic
12716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12718 Syntax:
12719 """""""
12721 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.lround`` on any
12722 floating-point type. Not all targets support all types however.
12726       declare i32 @llvm.lround.i32.f32(float %Val)
12727       declare i32 @llvm.lround.i32.f64(double %Val)
12728       declare i32 @llvm.lround.i32.f80(float %Val)
12729       declare i32 @llvm.lround.i32.f128(double %Val)
12730       declare i32 @llvm.lround.i32.ppcf128(double %Val)
12732       declare i64 @llvm.lround.i64.f32(float %Val)
12733       declare i64 @llvm.lround.i64.f64(double %Val)
12734       declare i64 @llvm.lround.i64.f80(float %Val)
12735       declare i64 @llvm.lround.i64.f128(double %Val)
12736       declare i64 @llvm.lround.i64.ppcf128(double %Val)
12738 Overview:
12739 """""""""
12741 The '``llvm.lround.*``' intrinsics return the operand rounded to the nearest
12742 integer with ties away from zero.
12745 Arguments:
12746 """"""""""
12748 The argument is a floating-point number and the return value is an integer
12749 type.
12751 Semantics:
12752 """"""""""
12754 This function returns the same values as the libm ``lround``
12755 functions would, but without setting errno.
12757 '``llvm.llround.*``' Intrinsic
12758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12760 Syntax:
12761 """""""
12763 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.llround`` on any
12764 floating-point type. Not all targets support all types however.
12768       declare i64 @llvm.lround.i64.f32(float %Val)
12769       declare i64 @llvm.lround.i64.f64(double %Val)
12770       declare i64 @llvm.lround.i64.f80(float %Val)
12771       declare i64 @llvm.lround.i64.f128(double %Val)
12772       declare i64 @llvm.lround.i64.ppcf128(double %Val)
12774 Overview:
12775 """""""""
12777 The '``llvm.llround.*``' intrinsics return the operand rounded to the nearest
12778 integer with ties away from zero.
12780 Arguments:
12781 """"""""""
12783 The argument is a floating-point number and the return value is an integer
12784 type.
12786 Semantics:
12787 """"""""""
12789 This function returns the same values as the libm ``llround``
12790 functions would, but without setting errno.
12792 '``llvm.lrint.*``' Intrinsic
12793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12795 Syntax:
12796 """""""
12798 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.lrint`` on any
12799 floating-point type. Not all targets support all types however.
12803       declare i32 @llvm.lrint.i32.f32(float %Val)
12804       declare i32 @llvm.lrint.i32.f64(double %Val)
12805       declare i32 @llvm.lrint.i32.f80(float %Val)
12806       declare i32 @llvm.lrint.i32.f128(double %Val)
12807       declare i32 @llvm.lrint.i32.ppcf128(double %Val)
12809       declare i64 @llvm.lrint.i64.f32(float %Val)
12810       declare i64 @llvm.lrint.i64.f64(double %Val)
12811       declare i64 @llvm.lrint.i64.f80(float %Val)
12812       declare i64 @llvm.lrint.i64.f128(double %Val)
12813       declare i64 @llvm.lrint.i64.ppcf128(double %Val)
12815 Overview:
12816 """""""""
12818 The '``llvm.lrint.*``' intrinsics return the operand rounded to the nearest
12819 integer.
12822 Arguments:
12823 """"""""""
12825 The argument is a floating-point number and the return value is an integer
12826 type.
12828 Semantics:
12829 """"""""""
12831 This function returns the same values as the libm ``lrint``
12832 functions would, but without setting errno.
12834 '``llvm.llrint.*``' Intrinsic
12835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12837 Syntax:
12838 """""""
12840 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.llrint`` on any
12841 floating-point type. Not all targets support all types however.
12845       declare i64 @llvm.llrint.i64.f32(float %Val)
12846       declare i64 @llvm.llrint.i64.f64(double %Val)
12847       declare i64 @llvm.llrint.i64.f80(float %Val)
12848       declare i64 @llvm.llrint.i64.f128(double %Val)
12849       declare i64 @llvm.llrint.i64.ppcf128(double %Val)
12851 Overview:
12852 """""""""
12854 The '``llvm.llrint.*``' intrinsics return the operand rounded to the nearest
12855 integer.
12857 Arguments:
12858 """"""""""
12860 The argument is a floating-point number and the return value is an integer
12861 type.
12863 Semantics:
12864 """"""""""
12866 This function returns the same values as the libm ``llrint``
12867 functions would, but without setting errno.
12869 Bit Manipulation Intrinsics
12870 ---------------------------
12872 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
12873 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
12875 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
12876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12878 Syntax:
12879 """""""
12881 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
12882 integer type.
12886       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
12887       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
12888       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
12889       declare <4 x i32> @llvm.bitreverse.v4i32(<4 x i32> <id>)
12891 Overview:
12892 """""""""
12894 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
12895 bitpattern of an integer value or vector of integer values; for example
12896 ``0b10110110`` becomes ``0b01101101``.
12898 Semantics:
12899 """"""""""
12901 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
12902 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output. The vector
12903 intrinsics, such as ``llvm.bitreverse.v4i32``, operate on a per-element
12904 basis and the element order is not affected.
12906 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
12907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12909 Syntax:
12910 """""""
12912 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
12913 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
12917       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
12918       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
12919       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
12920       declare <4 x i32> @llvm.bswap.v4i32(<4 x i32> <id>)
12922 Overview:
12923 """""""""
12925 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap an integer
12926 value or vector of integer values with an even number of bytes (positive
12927 multiple of 16 bits).
12929 Semantics:
12930 """"""""""
12932 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
12933 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
12934 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
12935 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
12936 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
12937 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
12938 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
12939 respectively). The vector intrinsics, such as ``llvm.bswap.v4i32``,
12940 operate on a per-element basis and the element order is not affected.
12942 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
12943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12945 Syntax:
12946 """""""
12948 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
12949 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
12950 support all bit widths or vector types, however.
12954       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
12955       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
12956       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
12957       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
12958       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
12959       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
12961 Overview:
12962 """""""""
12964 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
12965 in a value.
12967 Arguments:
12968 """"""""""
12970 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
12971 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
12972 match the argument type.
12974 Semantics:
12975 """"""""""
12977 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
12978 each element of a vector.
12980 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
12981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12983 Syntax:
12984 """""""
12986 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
12987 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
12988 targets support all bit widths or vector types, however.
12992       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
12993       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12994       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12995       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
12996       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
12997       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
12999 Overview:
13000 """""""""
13002 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
13003 leading zeros in a variable.
13005 Arguments:
13006 """"""""""
13008 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
13009 any integer type, or a vector with integer element type. The return
13010 type must match the first argument type.
13012 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
13013 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
13014 defined result. Historically some architectures did not provide a
13015 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
13016 now predicated on avoiding zero-value inputs.
13018 Semantics:
13019 """"""""""
13021 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
13022 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
13023 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
13024 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
13025 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
13027 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
13028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13030 Syntax:
13031 """""""
13033 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
13034 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
13035 support all bit widths or vector types, however.
13039       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
13040       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
13041       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
13042       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
13043       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
13044       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
13046 Overview:
13047 """""""""
13049 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
13050 trailing zeros.
13052 Arguments:
13053 """"""""""
13055 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
13056 any integer type, or a vector with integer element type. The return
13057 type must match the first argument type.
13059 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
13060 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
13061 defined result. Historically some architectures did not provide a
13062 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
13063 now predicated on avoiding zero-value inputs.
13065 Semantics:
13066 """"""""""
13068 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
13069 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
13070 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
13071 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
13072 ``llvm.cttz(2) = 1``.
13074 .. _int_overflow:
13076 '``llvm.fshl.*``' Intrinsic
13077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13079 Syntax:
13080 """""""
13082 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshl`` on any
13083 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
13084 support all bit widths or vector types, however.
13088       declare i8  @llvm.fshl.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
13089       declare i67 @llvm.fshl.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
13090       declare <2 x i32> @llvm.fshl.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
13092 Overview:
13093 """""""""
13095 The '``llvm.fshl``' family of intrinsic functions performs a funnel shift left:
13096 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
13097 bits of the wide value), the combined value is shifted left, and the most
13098 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
13099 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
13100 to a rotate left operation. For vector types, the operation occurs for each
13101 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
13102 modulo the element size of the arguments.
13104 Arguments:
13105 """"""""""
13107 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
13108 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
13109 vector with integer element type. All arguments and the return value must
13110 have the same type.
13112 Example:
13113 """"""""
13115 .. code-block:: text
13117       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: msb_extract((concat(x, y) << (z % 8)), 8)
13118       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 128 (0b10000000)
13119       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 120 (0b01111000)
13120       %r = call i8 @llvm.fshl.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 0   (0b00000000)
13122 '``llvm.fshr.*``' Intrinsic
13123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13125 Syntax:
13126 """""""
13128 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fshr`` on any
13129 integer bit width or any vector of integer elements. Not all targets
13130 support all bit widths or vector types, however.
13134       declare i8  @llvm.fshr.i8 (i8 %a, i8 %b, i8 %c)
13135       declare i67 @llvm.fshr.i67(i67 %a, i67 %b, i67 %c)
13136       declare <2 x i32> @llvm.fshr.v2i32(<2 x i32> %a, <2 x i32> %b, <2 x i32> %c)
13138 Overview:
13139 """""""""
13141 The '``llvm.fshr``' family of intrinsic functions performs a funnel shift right:
13142 the first two values are concatenated as { %a : %b } (%a is the most significant
13143 bits of the wide value), the combined value is shifted right, and the least
13144 significant bits are extracted to produce a result that is the same size as the
13145 original arguments. If the first 2 arguments are identical, this is equivalent
13146 to a rotate right operation. For vector types, the operation occurs for each
13147 element of the vector. The shift argument is treated as an unsigned amount
13148 modulo the element size of the arguments.
13150 Arguments:
13151 """"""""""
13153 The first two arguments are the values to be concatenated. The third
13154 argument is the shift amount. The arguments may be any integer type or a
13155 vector with integer element type. All arguments and the return value must
13156 have the same type.
13158 Example:
13159 """"""""
13161 .. code-block:: text
13163       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 %x, i8 %y, i8 %z)  ; %r = i8: lsb_extract((concat(x, y) >> (z % 8)), 8)
13164       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 255, i8 0, i8 15)  ; %r = i8: 254 (0b11111110)
13165       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 15, i8 15, i8 11)  ; %r = i8: 225 (0b11100001)
13166       %r = call i8 @llvm.fshr.i8(i8 0, i8 255, i8 8)   ; %r = i8: 255 (0b11111111)
13168 Arithmetic with Overflow Intrinsics
13169 -----------------------------------
13171 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
13173 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
13174 element of this struct contains the result of the corresponding
13175 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
13176 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
13177 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
13178 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
13179 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
13181 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
13182 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
13183 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
13184 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
13185 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
13186 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
13187 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
13189 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
13190 values.
13192 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
13193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13195 Syntax:
13196 """""""
13198 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
13199 on any integer bit width or vectors of integers.
13203       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13204       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13205       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13206       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.sadd.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13208 Overview:
13209 """""""""
13211 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13212 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
13213 occurred during the signed summation.
13215 Arguments:
13216 """"""""""
13218 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13219 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13220 bit width. The second element of the result structure must be of type
13221 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
13222 addition.
13224 Semantics:
13225 """"""""""
13227 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13228 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
13229 first element of which is the signed summation, and the second element
13230 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
13231 overflow.
13233 Examples:
13234 """""""""
13236 .. code-block:: llvm
13238       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13239       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13240       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13241       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13243 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
13244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13246 Syntax:
13247 """""""
13249 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
13250 on any integer bit width or vectors of integers.
13254       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13255       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13256       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13257       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.uadd.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13259 Overview:
13260 """""""""
13262 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13263 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
13264 occurred during the unsigned summation.
13266 Arguments:
13267 """"""""""
13269 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13270 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13271 bit width. The second element of the result structure must be of type
13272 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13273 addition.
13275 Semantics:
13276 """"""""""
13278 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13279 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
13280 first element of which is the sum, and the second element of which is a
13281 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
13283 Examples:
13284 """""""""
13286 .. code-block:: llvm
13288       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13289       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13290       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13291       br i1 %obit, label %carry, label %normal
13293 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
13294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13296 Syntax:
13297 """""""
13299 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
13300 on any integer bit width or vectors of integers.
13304       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13305       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13306       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13307       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.ssub.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13309 Overview:
13310 """""""""
13312 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13313 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
13314 overflow occurred during the signed subtraction.
13316 Arguments:
13317 """"""""""
13319 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13320 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13321 bit width. The second element of the result structure must be of type
13322 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
13323 subtraction.
13325 Semantics:
13326 """"""""""
13328 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13329 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
13330 first element of which is the subtraction, and the second element of
13331 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
13332 overflow.
13334 Examples:
13335 """""""""
13337 .. code-block:: llvm
13339       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13340       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13341       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13342       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13344 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
13345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13347 Syntax:
13348 """""""
13350 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
13351 on any integer bit width or vectors of integers.
13355       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13356       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13357       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13358       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.usub.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13360 Overview:
13361 """""""""
13363 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13364 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
13365 overflow occurred during the unsigned subtraction.
13367 Arguments:
13368 """"""""""
13370 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13371 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13372 bit width. The second element of the result structure must be of type
13373 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13374 subtraction.
13376 Semantics:
13377 """"""""""
13379 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13380 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
13381 the first element of which is the subtraction, and the second element of
13382 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
13383 overflow.
13385 Examples:
13386 """""""""
13388 .. code-block:: llvm
13390       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13391       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13392       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13393       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13395 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
13396 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13398 Syntax:
13399 """""""
13401 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
13402 on any integer bit width or vectors of integers.
13406       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13407       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13408       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13409       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.smul.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13411 Overview:
13412 """""""""
13414 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13415 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
13416 overflow occurred during the signed multiplication.
13418 Arguments:
13419 """"""""""
13421 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13422 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13423 bit width. The second element of the result structure must be of type
13424 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
13425 multiplication.
13427 Semantics:
13428 """"""""""
13430 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13431 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
13432 the first element of which is the multiplication, and the second element
13433 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
13434 overflow.
13436 Examples:
13437 """""""""
13439 .. code-block:: llvm
13441       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13442       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13443       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13444       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13446 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
13447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13449 Syntax:
13450 """""""
13452 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
13453 on any integer bit width or vectors of integers.
13457       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
13458       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13459       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
13460       declare {<4 x i32>, <4 x i1>} @llvm.umul.with.overflow.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13462 Overview:
13463 """""""""
13465 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13466 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
13467 overflow occurred during the unsigned multiplication.
13469 Arguments:
13470 """"""""""
13472 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
13473 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
13474 bit width. The second element of the result structure must be of type
13475 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
13476 multiplication.
13478 Semantics:
13479 """"""""""
13481 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
13482 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
13483 the first element of which is the multiplication, and the second
13484 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
13485 resulted in an overflow.
13487 Examples:
13488 """""""""
13490 .. code-block:: llvm
13492       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
13493       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
13494       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
13495       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
13497 Saturation Arithmetic Intrinsics
13498 ---------------------------------
13500 Saturation arithmetic is a version of arithmetic in which operations are
13501 limited to a fixed range between a minimum and maximum value. If the result of
13502 an operation is greater than the maximum value, the result is set (or
13503 "clamped") to this maximum. If it is below the minimum, it is clamped to this
13504 minimum.
13507 '``llvm.sadd.sat.*``' Intrinsics
13508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13510 Syntax
13511 """""""
13513 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.sat``
13514 on any integer bit width or vectors of integers.
13518       declare i16 @llvm.sadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13519       declare i32 @llvm.sadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13520       declare i64 @llvm.sadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13521       declare <4 x i32> @llvm.sadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13523 Overview
13524 """""""""
13526 The '``llvm.sadd.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13527 saturation addition on the 2 arguments.
13529 Arguments
13530 """"""""""
13532 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13533 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13534 values that will undergo signed addition.
13536 Semantics:
13537 """"""""""
13539 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13540 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
13541 smallest signed value representable by this bit width.
13544 Examples
13545 """""""""
13547 .. code-block:: llvm
13549       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
13550       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 7
13551       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 2)  ; %res = -2
13552       %res = call i4 @llvm.sadd.sat.i4(i4 -4, i4 -5)  ; %res = -8
13555 '``llvm.uadd.sat.*``' Intrinsics
13556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13558 Syntax
13559 """""""
13561 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.sat``
13562 on any integer bit width or vectors of integers.
13566       declare i16 @llvm.uadd.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13567       declare i32 @llvm.uadd.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13568       declare i64 @llvm.uadd.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13569       declare <4 x i32> @llvm.uadd.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13571 Overview
13572 """""""""
13574 The '``llvm.uadd.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13575 saturation addition on the 2 arguments.
13577 Arguments
13578 """"""""""
13580 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13581 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13582 values that will undergo unsigned addition.
13584 Semantics:
13585 """"""""""
13587 The maximum value this operation can clamp to is the largest unsigned value
13588 representable by the bit width of the arguments. Because this is an unsigned
13589 operation, the result will never saturate towards zero.
13592 Examples
13593 """""""""
13595 .. code-block:: llvm
13597       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 1, i4 2)  ; %res = 3
13598       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 5, i4 6)  ; %res = 11
13599       %res = call i4 @llvm.uadd.sat.i4(i4 8, i4 8)  ; %res = 15
13602 '``llvm.ssub.sat.*``' Intrinsics
13603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13605 Syntax
13606 """""""
13608 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.sat``
13609 on any integer bit width or vectors of integers.
13613       declare i16 @llvm.ssub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13614       declare i32 @llvm.ssub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13615       declare i64 @llvm.ssub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13616       declare <4 x i32> @llvm.ssub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13618 Overview
13619 """""""""
13621 The '``llvm.ssub.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13622 saturation subtraction on the 2 arguments.
13624 Arguments
13625 """"""""""
13627 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13628 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13629 values that will undergo signed subtraction.
13631 Semantics:
13632 """"""""""
13634 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13635 representable by the bit width of the arguments. The minimum value is the
13636 smallest signed value representable by this bit width.
13639 Examples
13640 """""""""
13642 .. code-block:: llvm
13644       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
13645       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = -4
13646       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 -4, i4 5)  ; %res = -8
13647       %res = call i4 @llvm.ssub.sat.i4(i4 4, i4 -5)  ; %res = 7
13650 '``llvm.usub.sat.*``' Intrinsics
13651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13653 Syntax
13654 """""""
13656 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.sat``
13657 on any integer bit width or vectors of integers.
13661       declare i16 @llvm.usub.sat.i16(i16 %a, i16 %b)
13662       declare i32 @llvm.usub.sat.i32(i32 %a, i32 %b)
13663       declare i64 @llvm.usub.sat.i64(i64 %a, i64 %b)
13664       declare <4 x i32> @llvm.usub.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
13666 Overview
13667 """""""""
13669 The '``llvm.usub.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13670 saturation subtraction on the 2 arguments.
13672 Arguments
13673 """"""""""
13675 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13676 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13677 values that will undergo unsigned subtraction.
13679 Semantics:
13680 """"""""""
13682 The minimum value this operation can clamp to is 0, which is the smallest
13683 unsigned value representable by the bit width of the unsigned arguments.
13684 Because this is an unsigned operation, the result will never saturate towards
13685 the largest possible value representable by this bit width.
13688 Examples
13689 """""""""
13691 .. code-block:: llvm
13693       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 1)  ; %res = 1
13694       %res = call i4 @llvm.usub.sat.i4(i4 2, i4 6)  ; %res = 0
13697 Fixed Point Arithmetic Intrinsics
13698 ---------------------------------
13700 A fixed point number represents a real data type for a number that has a fixed
13701 number of digits after a radix point (equivalent to the decimal point '.').
13702 The number of digits after the radix point is referred as the `scale`. These
13703 are useful for representing fractional values to a specific precision. The
13704 following intrinsics perform fixed point arithmetic operations on 2 operands
13705 of the same scale, specified as the third argument.
13707 The ``llvm.*mul.fix`` family of intrinsic functions represents a multiplication
13708 of fixed point numbers through scaled integers. Therefore, fixed point
13709 multiplication can be represented as
13711 .. code-block:: llvm
13713         %result = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 %a, i4 %b, i32 %scale)
13715         ; Expands to
13716         %a2 = sext i4 %a to i8
13717         %b2 = sext i4 %b to i8
13718         %mul = mul nsw nuw i8 %a, %b
13719         %scale2 = trunc i32 %scale to i8
13720         %r = ashr i8 %mul, i8 %scale2  ; this is for a target rounding down towards negative infinity
13721         %result = trunc i8 %r to i4
13723 The ``llvm.*div.fix`` family of intrinsic functions represents a division of
13724 fixed point numbers through scaled integers. Fixed point division can be
13725 represented as:
13727 .. code-block:: llvm
13729         %result call i4 @llvm.sdiv.fix.i4(i4 %a, i4 %b, i32 %scale)
13731         ; Expands to
13732         %a2 = sext i4 %a to i8
13733         %b2 = sext i4 %b to i8
13734         %scale2 = trunc i32 %scale to i8
13735         %a3 = shl i8 %a2, %scale2
13736         %r = sdiv i8 %a3, %b2 ; this is for a target rounding towards zero
13737         %result = trunc i8 %r to i4
13739 For each of these functions, if the result cannot be represented exactly with
13740 the provided scale, the result is rounded. Rounding is unspecified since
13741 preferred rounding may vary for different targets. Rounding is specified
13742 through a target hook. Different pipelines should legalize or optimize this
13743 using the rounding specified by this hook if it is provided. Operations like
13744 constant folding, instruction combining, KnownBits, and ValueTracking should
13745 also use this hook, if provided, and not assume the direction of rounding. A
13746 rounded result must always be within one unit of precision from the true
13747 result. That is, the error between the returned result and the true result must
13748 be less than 1/2^(scale).
13751 '``llvm.smul.fix.*``' Intrinsics
13752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13754 Syntax
13755 """""""
13757 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.fix``
13758 on any integer bit width or vectors of integers.
13762       declare i16 @llvm.smul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13763       declare i32 @llvm.smul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13764       declare i64 @llvm.smul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13765       declare <4 x i32> @llvm.smul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13767 Overview
13768 """""""""
13770 The '``llvm.smul.fix``' family of intrinsic functions perform signed
13771 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
13773 Arguments
13774 """"""""""
13776 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13777 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
13778 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
13779 values that will undergo signed fixed point multiplication. The argument
13780 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13781 integer.
13783 Semantics:
13784 """"""""""
13786 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13787 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13788 in the third argument.
13790 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13791 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13792 direction is unspecified.
13794 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
13795 the fixed point type.
13798 Examples
13799 """""""""
13801 .. code-block:: llvm
13803       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13804       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13805       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -2, i32 1)  ; %res = -3 (1.5 x -1 = -1.5)
13807       ; The result in the following could be rounded up to -2 or down to -2.5
13808       %res = call i4 @llvm.smul.fix.i4(i4 3, i4 -3, i32 1)  ; %res = -5 (or -4) (1.5 x -1.5 = -2.25)
13811 '``llvm.umul.fix.*``' Intrinsics
13812 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13814 Syntax
13815 """""""
13817 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.fix``
13818 on any integer bit width or vectors of integers.
13822       declare i16 @llvm.umul.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13823       declare i32 @llvm.umul.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13824       declare i64 @llvm.umul.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13825       declare <4 x i32> @llvm.umul.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13827 Overview
13828 """""""""
13830 The '``llvm.umul.fix``' family of intrinsic functions perform unsigned
13831 fixed point multiplication on 2 arguments of the same scale.
13833 Arguments
13834 """"""""""
13836 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13837 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
13838 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
13839 values that will undergo unsigned fixed point multiplication. The argument
13840 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13841 integer.
13843 Semantics:
13844 """"""""""
13846 This operation performs unsigned fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13847 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13848 in the third argument.
13850 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13851 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13852 direction is unspecified.
13854 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
13855 the fixed point type.
13858 Examples
13859 """""""""
13861 .. code-block:: llvm
13863       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13864       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13866       ; The result in the following could be rounded down to 3.5 or up to 4
13867       %res = call i4 @llvm.umul.fix.i4(i4 15, i4 1, i32 1)  ; %res = 7 (or 8) (7.5 x 0.5 = 3.75)
13870 '``llvm.smul.fix.sat.*``' Intrinsics
13871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13873 Syntax
13874 """""""
13876 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.fix.sat``
13877 on any integer bit width or vectors of integers.
13881       declare i16 @llvm.smul.fix.sat.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13882       declare i32 @llvm.smul.fix.sat.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13883       declare i64 @llvm.smul.fix.sat.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13884       declare <4 x i32> @llvm.smul.fix.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13886 Overview
13887 """""""""
13889 The '``llvm.smul.fix.sat``' family of intrinsic functions perform signed
13890 fixed point saturation multiplication on 2 arguments of the same scale.
13892 Arguments
13893 """"""""""
13895 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13896 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13897 values that will undergo signed fixed point multiplication. The argument
13898 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13899 integer.
13901 Semantics:
13902 """"""""""
13904 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13905 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13906 in the third argument.
13908 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13909 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13910 direction is unspecified.
13912 The maximum value this operation can clamp to is the largest signed value
13913 representable by the bit width of the first 2 arguments. The minimum value is the
13914 smallest signed value representable by this bit width.
13917 Examples
13918 """""""""
13920 .. code-block:: llvm
13922       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13923       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13924       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 3, i4 -2, i32 1)  ; %res = -3 (1.5 x -1 = -1.5)
13926       ; The result in the following could be rounded up to -2 or down to -2.5
13927       %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)
13929       ; Saturation
13930       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 7, i4 2, i32 0)  ; %res = 7
13931       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 7, i4 4, i32 2)  ; %res = 7
13932       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 -8, i4 5, i32 2)  ; %res = -8
13933       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 -8, i4 -2, i32 1)  ; %res = 7
13935       ; Scale can affect the saturation result
13936       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 2, i4 4, i32 0)  ; %res = 7 (2 x 4 -> clamped to 7)
13937       %res = call i4 @llvm.smul.fix.sat.i4(i4 2, i4 4, i32 1)  ; %res = 4 (1 x 2 = 2)
13940 '``llvm.umul.fix.sat.*``' Intrinsics
13941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13943 Syntax
13944 """""""
13946 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.fix.sat``
13947 on any integer bit width or vectors of integers.
13951       declare i16 @llvm.umul.fix.sat.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
13952       declare i32 @llvm.umul.fix.sat.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
13953       declare i64 @llvm.umul.fix.sat.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
13954       declare <4 x i32> @llvm.umul.fix.sat.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
13956 Overview
13957 """""""""
13959 The '``llvm.umul.fix.sat``' family of intrinsic functions perform unsigned
13960 fixed point saturation multiplication on 2 arguments of the same scale.
13962 Arguments
13963 """"""""""
13965 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
13966 width, but they must have the same bit width. ``%a`` and ``%b`` are the two
13967 values that will undergo unsigned fixed point multiplication. The argument
13968 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
13969 integer.
13971 Semantics:
13972 """"""""""
13974 This operation performs fixed point multiplication on the 2 arguments of a
13975 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
13976 in the third argument.
13978 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
13979 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
13980 direction is unspecified.
13982 The maximum value this operation can clamp to is the largest unsigned value
13983 representable by the bit width of the first 2 arguments. The minimum value is the
13984 smallest unsigned value representable by this bit width (zero).
13987 Examples
13988 """""""""
13990 .. code-block:: llvm
13992       %res = call i4 @llvm.umul.fix.sat.i4(i4 3, i4 2, i32 0)  ; %res = 6 (2 x 3 = 6)
13993       %res = call i4 @llvm.umul.fix.sat.i4(i4 3, i4 2, i32 1)  ; %res = 3 (1.5 x 1 = 1.5)
13995       ; The result in the following could be rounded down to 2 or up to 2.5
13996       %res = call i4 @llvm.umul.fix.sat.i4(i4 3, i4 3, i32 1)  ; %res = 4 (or 5) (1.5 x 1.5 = 2.25)
13998       ; Saturation
13999       %res = call i4 @llvm.umul.fix.sat.i4(i4 8, i4 2, i32 0)  ; %res = 15 (8 x 2 -> clamped to 15)
14000       %res = call i4 @llvm.umul.fix.sat.i4(i4 8, i4 8, i32 2)  ; %res = 15 (2 x 2 -> clamped to 3.75)
14002       ; Scale can affect the saturation result
14003       %res = call i4 @llvm.umul.fix.sat.i4(i4 2, i4 4, i32 0)  ; %res = 7 (2 x 4 -> clamped to 7)
14004       %res = call i4 @llvm.umul.fix.sat.i4(i4 2, i4 4, i32 1)  ; %res = 4 (1 x 2 = 2)
14007 '``llvm.sdiv.fix.*``' Intrinsics
14008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14010 Syntax
14011 """""""
14013 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sdiv.fix``
14014 on any integer bit width or vectors of integers.
14018       declare i16 @llvm.sdiv.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
14019       declare i32 @llvm.sdiv.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
14020       declare i64 @llvm.sdiv.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
14021       declare <4 x i32> @llvm.sdiv.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
14023 Overview
14024 """""""""
14026 The '``llvm.sdiv.fix``' family of intrinsic functions perform signed
14027 fixed point division on 2 arguments of the same scale.
14029 Arguments
14030 """"""""""
14032 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
14033 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
14034 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
14035 values that will undergo signed fixed point division. The argument
14036 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
14037 integer.
14039 Semantics:
14040 """"""""""
14042 This operation performs fixed point division on the 2 arguments of a
14043 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
14044 in the third argument.
14046 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
14047 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
14048 direction is unspecified.
14050 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
14051 the fixed point type, or if the second argument is zero.
14054 Examples
14055 """""""""
14057 .. code-block:: llvm
14059       %res = call i4 @llvm.sdiv.fix.i4(i4 6, i4 2, i32 0)  ; %res = 3 (6 / 2 = 3)
14060       %res = call i4 @llvm.sdiv.fix.i4(i4 6, i4 4, i32 1)  ; %res = 3 (3 / 2 = 1.5)
14061       %res = call i4 @llvm.sdiv.fix.i4(i4 3, i4 -2, i32 1) ; %res = -3 (1.5 / -1 = -1.5)
14063       ; The result in the following could be rounded up to 1 or down to 0.5
14064       %res = call i4 @llvm.sdiv.fix.i4(i4 3, i4 4, i32 1)  ; %res = 2 (or 1) (1.5 / 2 = 0.75)
14067 '``llvm.udiv.fix.*``' Intrinsics
14068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14070 Syntax
14071 """""""
14073 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.udiv.fix``
14074 on any integer bit width or vectors of integers.
14078       declare i16 @llvm.udiv.fix.i16(i16 %a, i16 %b, i32 %scale)
14079       declare i32 @llvm.udiv.fix.i32(i32 %a, i32 %b, i32 %scale)
14080       declare i64 @llvm.udiv.fix.i64(i64 %a, i64 %b, i32 %scale)
14081       declare <4 x i32> @llvm.udiv.fix.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b, i32 %scale)
14083 Overview
14084 """""""""
14086 The '``llvm.udiv.fix``' family of intrinsic functions perform unsigned
14087 fixed point division on 2 arguments of the same scale.
14089 Arguments
14090 """"""""""
14092 The arguments (%a and %b) and the result may be of integer types of any bit
14093 width, but they must have the same bit width. The arguments may also work with
14094 int vectors of the same length and int size. ``%a`` and ``%b`` are the two
14095 values that will undergo unsigned fixed point division. The argument
14096 ``%scale`` represents the scale of both operands, and must be a constant
14097 integer.
14099 Semantics:
14100 """"""""""
14102 This operation performs fixed point division on the 2 arguments of a
14103 specified scale. The result will also be returned in the same scale specified
14104 in the third argument.
14106 If the result value cannot be precisely represented in the given scale, the
14107 value is rounded up or down to the closest representable value. The rounding
14108 direction is unspecified.
14110 It is undefined behavior if the result value does not fit within the range of
14111 the fixed point type, or if the second argument is zero.
14114 Examples
14115 """""""""
14117 .. code-block:: llvm
14119       %res = call i4 @llvm.udiv.fix.i4(i4 6, i4 2, i32 0)  ; %res = 3 (6 / 2 = 3)
14120       %res = call i4 @llvm.udiv.fix.i4(i4 6, i4 4, i32 1)  ; %res = 3 (3 / 2 = 1.5)
14121       %res = call i4 @llvm.udiv.fix.i4(i4 1, i4 -8, i32 4) ; %res = 2 (0.0625 / 0.5 = 0.125)
14123       ; The result in the following could be rounded up to 1 or down to 0.5
14124       %res = call i4 @llvm.udiv.fix.i4(i4 3, i4 4, i32 1)  ; %res = 2 (or 1) (1.5 / 2 = 0.75)
14127 Specialised Arithmetic Intrinsics
14128 ---------------------------------
14130 .. _i_intr_llvm_canonicalize:
14132 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
14133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14135 Syntax:
14136 """""""
14140       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
14141       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
14143 Overview:
14144 """""""""
14146 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
14147 encoding of a floating-point number. This canonicalization is useful for
14148 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
14149 defined by IEEE-754-2008 to be:
14153       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
14154       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
14155       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
14157 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
14158 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
14159 according to section 6.2.
14161 Examples of non-canonical encodings:
14163 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
14164   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
14165 - Many normal decimal floating-point numbers have non-canonical alternative
14166   encodings.
14167 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
14168   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
14169   a zero of the same sign by this operation.
14171 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
14172 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
14173 quiet NaN result.
14175 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
14176 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
14177 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
14178 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
14180 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
14182 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
14183 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
14184   to ``(x == y)``
14186 Additionally, the sign of zero must be conserved:
14187 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
14189 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
14190 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
14191 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
14192 usual methods.
14194 The canonicalization operation may be optimized away if:
14196 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
14197   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
14198 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
14199   operations. That is, the bits of the floating-point value are not examined.
14201 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
14202 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14204 Syntax:
14205 """""""
14209       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
14210       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
14212 Overview:
14213 """""""""
14215 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
14216 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
14217 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
14218 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
14219 and add instructions.
14221 Arguments:
14222 """"""""""
14224 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
14225 multiplicands, a and b, and an addend c.
14227 Semantics:
14228 """"""""""
14230 The expression:
14234       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
14236 is equivalent to the expression a \* b + c, except that it is unspecified
14237 whether rounding will be performed between the multiplication and addition
14238 steps. Fusion is not guaranteed, even if the target platform supports it.
14239 If a fused multiply-add is required, the corresponding
14240 :ref:`llvm.fma <int_fma>` intrinsic function should be used instead.
14241 This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
14243 Examples:
14244 """""""""
14246 .. code-block:: llvm
14248       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
14251 Experimental Vector Reduction Intrinsics
14252 ----------------------------------------
14254 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
14255 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
14256 respective operation across all elements of the vector, returning a single
14257 scalar result of the same element type.
14260 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
14261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14263 Syntax:
14264 """""""
14268       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %a)
14269       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %a)
14271 Overview:
14272 """""""""
14274 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
14275 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
14276 the element-type of the vector input.
14278 Arguments:
14279 """"""""""
14280 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14282 '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.*``' Intrinsic
14283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14285 Syntax:
14286 """""""
14290       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %a)
14291       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f64.v2f64(double %start_value, <2 x double> %a)
14293 Overview:
14294 """""""""
14296 The '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.*``' intrinsics do a floating-point
14297 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14298 matches the element-type of the vector input.
14300 If the intrinsic call has the 'reassoc' or 'fast' flags set, then the
14301 reduction will not preserve the associativity of an equivalent scalarized
14302 counterpart. Otherwise the reduction will be *ordered*, thus implying that
14303 the operation respects the associativity of a scalarized reduction.
14306 Arguments:
14307 """"""""""
14308 The first argument to this intrinsic is a scalar start value for the reduction.
14309 The type of the start value matches the element-type of the vector input.
14310 The second argument must be a vector of floating-point values.
14312 Examples:
14313 """""""""
14317       %unord = call reassoc float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float 0.0, <4 x float> %input) ; unordered reduction
14318       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %input) ; ordered reduction
14321 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
14322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14324 Syntax:
14325 """""""
14329       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> %a)
14330       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.v2i64(<2 x i64> %a)
14332 Overview:
14333 """""""""
14335 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
14336 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
14337 the element-type of the vector input.
14339 Arguments:
14340 """"""""""
14341 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14343 '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.*``' Intrinsic
14344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14346 Syntax:
14347 """""""
14351       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %a)
14352       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f64.v2f64(double %start_value, <2 x double> %a)
14354 Overview:
14355 """""""""
14357 The '``llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.*``' intrinsics do a floating-point
14358 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14359 matches the element-type of the vector input.
14361 If the intrinsic call has the 'reassoc' or 'fast' flags set, then the
14362 reduction will not preserve the associativity of an equivalent scalarized
14363 counterpart. Otherwise the reduction will be *ordered*, thus implying that
14364 the operation respects the associativity of a scalarized reduction.
14367 Arguments:
14368 """"""""""
14369 The first argument to this intrinsic is a scalar start value for the reduction.
14370 The type of the start value matches the element-type of the vector input.
14371 The second argument must be a vector of floating-point values.
14373 Examples:
14374 """""""""
14378       %unord = call reassoc float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float 1.0, <4 x float> %input) ; unordered reduction
14379       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float %start_value, <4 x float> %input) ; ordered reduction
14381 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
14382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14384 Syntax:
14385 """""""
14389       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.v4i32(<4 x i32> %a)
14391 Overview:
14392 """""""""
14394 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
14395 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
14396 the element-type of the vector input.
14398 Arguments:
14399 """"""""""
14400 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14402 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
14403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14405 Syntax:
14406 """""""
14410       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.v4i32(<4 x i32> %a)
14412 Overview:
14413 """""""""
14415 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
14416 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
14417 element-type of the vector input.
14419 Arguments:
14420 """"""""""
14421 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14423 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
14424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14426 Syntax:
14427 """""""
14431       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.v4i32(<4 x i32> %a)
14433 Overview:
14434 """""""""
14436 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
14437 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
14438 the element-type of the vector input.
14440 Arguments:
14441 """"""""""
14442 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14444 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
14445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14447 Syntax:
14448 """""""
14452       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.v4i32(<4 x i32> %a)
14454 Overview:
14455 """""""""
14457 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
14458 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14459 matches the element-type of the vector input.
14461 Arguments:
14462 """"""""""
14463 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14465 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
14466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14468 Syntax:
14469 """""""
14473       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.v4i32(<4 x i32> %a)
14475 Overview:
14476 """""""""
14478 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
14479 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14480 matches the element-type of the vector input.
14482 Arguments:
14483 """"""""""
14484 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14486 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
14487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14489 Syntax:
14490 """""""
14494       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.v4i32(<4 x i32> %a)
14496 Overview:
14497 """""""""
14499 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
14500 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
14501 return type matches the element-type of the vector input.
14503 Arguments:
14504 """"""""""
14505 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14507 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
14508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14510 Syntax:
14511 """""""
14515       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.v4i32(<4 x i32> %a)
14517 Overview:
14518 """""""""
14520 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
14521 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
14522 return type matches the element-type of the vector input.
14524 Arguments:
14525 """"""""""
14526 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
14528 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
14529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14531 Syntax:
14532 """""""
14536       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.v4f32(<4 x float> %a)
14537       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.v2f64(<2 x double> %a)
14539 Overview:
14540 """""""""
14542 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating-point
14543 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14544 matches the element-type of the vector input.
14546 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
14547 assume that NaNs are not present in the input vector.
14549 Arguments:
14550 """"""""""
14551 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
14553 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
14554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14556 Syntax:
14557 """""""
14561       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.v4f32(<4 x float> %a)
14562       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.v2f64(<2 x double> %a)
14564 Overview:
14565 """""""""
14567 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating-point
14568 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
14569 matches the element-type of the vector input.
14571 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
14572 assume that NaNs are not present in the input vector.
14574 Arguments:
14575 """"""""""
14576 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
14578 Matrix Intrinsics
14579 -----------------
14581 Operations on matrixes requiring shape information (like number of rows/columns
14582 or the memory layout) can be expressed using the matrix intrinsics. Matrixes are
14583 embedded in a flat vector and the intrinsics take the dimensions as arguments.
14584 Currently column-major layout is assumed. The intrinsics support both integer
14585 and floating point matrixes.
14588 '``llvm.matrix.transpose.*``' Intrinsic
14589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14591 Syntax:
14592 """""""
14596       declare vectorty @llvm.matrix.transpose.*(vectorty %In, i32 <Rows>, i32 <Cols>)
14598 Overview:
14599 """""""""
14601 The '``llvm.matrix.transpose.*``' intrinsic treats %In as containing a matrix
14602 with <Rows> rows and <Cols> columns and returns the transposed matrix embedded in
14603 the result vector.
14605 Arguments:
14606 """"""""""
14608 The <Rows> and <Cols> arguments must be constant integers. The vector argument
14609 %In and the returned vector must have <Rows> * <Cols> elements.
14611 '``llvm.matrix.multiply.*``' Intrinsic
14612 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14614 Syntax:
14615 """""""
14619       declare vectorty @llvm.matrix.multiply.*(vectorty %A, vectorty %B, i32 <M>, i32 <N>, i32 <K>)
14621 Overview:
14622 """""""""
14624 The '``llvm.matrix.multiply.*``' intrinsic treats %A as matrix with <M> rows and <K> columns, %B as
14625 matrix with <K> rows and <N> columns and multiplies them. The result matrix is returned embedded in the
14626 result vector.
14628 Arguments:
14629 """"""""""
14631 The <M>, <N> and <K> arguments must be constant integers.  The vector argument %A
14632 must have <M> * <K> elements, %B must have <K> * <N> elements and the returned
14633 vector must have <M> * <N> elements.
14636 '``llvm.matrix.columnwise.load.*``' Intrinsic
14637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14639 Syntax:
14640 """""""
14644       declare vectorty @llvm.matrix.columnwise.load.*(ptrty %Ptr, i32 %Stride, i32 <Rows>, i32 <Cols>)
14646 Overview:
14647 """""""""
14649 The '``llvm.matrix.columnwise.load.*``' intrinsic loads a matrix with <Rows>
14650 rows and <Cols> columns, using a stride of %Stride between columns. For two
14651 consecutive columns A and B, %Stride refers to the distance (the number of
14652 elements) between the start of column A and the start of column B. The result
14653 matrix is returned embedded in the result vector. This allows for convenient
14654 loading of sub matrixes.
14656 Arguments:
14657 """"""""""
14659 The <Rows> and <Cols> arguments must be constant integers. The returned vector
14660 must have <Rows> * <Cols> elements. %Stride must be >= <Rows>.
14662 '``llvm.matrix.columnwise.store.*``' Intrinsic
14663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14665 Syntax:
14666 """""""
14670       declare void @llvm.matrix.columnwise.store.*(vectorty %In, ptrty %Ptr, i32 %Stride, i32 <Rows>, i32 <Cols>)
14672 Overview:
14673 """""""""
14675 The '``llvm.matrix.columnwise.store.*``' intrinsic stores the matrix with
14676 <Rows> rows and <Cols> columns embedded in %In, using a stride of %Stride
14677 between columns. For two consecutive columns A and B, %Stride refers to the
14678 distance (the number of elements) between the start of column A and the start
14679 of column B.
14681 Arguments:
14682 """"""""""
14684 The <Rows> and <Cols> arguments must be constant integers. The vector argument
14685 %In must have <Rows> * <Cols> elements. %Stride must be >= <Rows>.
14687 Half Precision Floating-Point Intrinsics
14688 ----------------------------------------
14690 For most target platforms, half precision floating-point is a
14691 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
14692 but does not support computation in the format.
14694 This means that code must first load the half-precision floating-point
14695 value as an i16, then convert it to float with
14696 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
14697 then be performed on the float value (including extending to double
14698 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
14699 if needed, then converted to i16 with
14700 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
14701 i16 value.
14703 .. _int_convert_to_fp16:
14705 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
14706 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14708 Syntax:
14709 """""""
14713       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
14714       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
14716 Overview:
14717 """""""""
14719 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
14720 conventional floating-point type to half precision floating-point format.
14722 Arguments:
14723 """"""""""
14725 The intrinsic function contains single argument - the value to be
14726 converted.
14728 Semantics:
14729 """"""""""
14731 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
14732 conventional floating-point format to half precision floating-point format. The
14733 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
14735 Examples:
14736 """""""""
14738 .. code-block:: llvm
14740       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
14741       store i16 %res, i16* @x, align 2
14743 .. _int_convert_from_fp16:
14745 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
14746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14748 Syntax:
14749 """""""
14753       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
14754       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
14756 Overview:
14757 """""""""
14759 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
14760 conversion from half precision floating-point format to single precision
14761 floating-point format.
14763 Arguments:
14764 """"""""""
14766 The intrinsic function contains single argument - the value to be
14767 converted.
14769 Semantics:
14770 """"""""""
14772 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
14773 conversion from half single precision floating-point format to single
14774 precision floating-point format. The input half-float value is
14775 represented by an ``i16`` value.
14777 Examples:
14778 """""""""
14780 .. code-block:: llvm
14782       %a = load i16, i16* @x, align 2
14783       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
14785 .. _dbg_intrinsics:
14787 Debugger Intrinsics
14788 -------------------
14790 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
14791 prefix), are described in the `LLVM Source Level
14792 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
14793 document.
14795 Exception Handling Intrinsics
14796 -----------------------------
14798 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
14799 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
14800 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
14802 .. _int_trampoline:
14804 Trampoline Intrinsics
14805 ---------------------
14807 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
14808 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
14809 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
14810 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
14811 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
14812 stack, which also contains code to splice the nest value into the
14813 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
14814 extension.
14816 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
14817 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
14818 It can be created as follows:
14820 .. code-block:: llvm
14822       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
14823       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
14824       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
14825       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
14826       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
14828 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
14829 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
14831 .. _int_it:
14833 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
14834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14836 Syntax:
14837 """""""
14841       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
14843 Overview:
14844 """""""""
14846 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
14847 turning it into a trampoline.
14849 Arguments:
14850 """"""""""
14852 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
14853 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
14854 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
14855 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
14856 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
14857 front-end that generates this intrinsic needs to have some
14858 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
14859 bitcast to an ``i8*``.
14861 Semantics:
14862 """"""""""
14864 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
14865 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
14866 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
14867 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
14868 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
14869 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
14870 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
14871 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
14872 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
14873 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
14874 modified, then the effect of any later call to the returned function
14875 pointer is undefined.
14877 .. _int_at:
14879 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
14880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14882 Syntax:
14883 """""""
14887       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
14889 Overview:
14890 """""""""
14892 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
14893 a trampoline (passed as ``tramp``).
14895 Arguments:
14896 """"""""""
14898 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
14899 code filled in by a previous call to
14900 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
14902 Semantics:
14903 """"""""""
14905 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
14906 different than the address where the trampoline is actually stored. This
14907 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
14908 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
14909 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
14911 .. _int_mload_mstore:
14913 Masked Vector Load and Store Intrinsics
14914 ---------------------------------------
14916 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.
14918 .. _int_mload:
14920 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
14921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14923 Syntax:
14924 """""""
14925 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
14929       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
14930       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
14931       ;; The data is a vector of pointers to double
14932       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
14933       ;; The data is a vector of function pointers
14934       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>)
14936 Overview:
14937 """""""""
14939 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.
14942 Arguments:
14943 """"""""""
14945 The first operand is the base pointer for the load. The second operand is the alignment of the source location. It must be a power of two 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.
14947 Semantics:
14948 """"""""""
14950 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.
14951 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.
14956        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
14958        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
14959        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
14960        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
14962 .. _int_mstore:
14964 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
14965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14967 Syntax:
14968 """""""
14969 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
14973        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
14974        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
14975        ;; The data is a vector of pointers to double
14976        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
14977        ;; The data is a vector of function pointers
14978        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
14980 Overview:
14981 """""""""
14983 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.
14985 Arguments:
14986 """"""""""
14988 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. It must be a power of two constant integer value. 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.
14991 Semantics:
14992 """"""""""
14994 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.
14995 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.
14999        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
15001        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
15002        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
15003        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
15004        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
15007 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
15008 -------------------------------------------
15010 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.
15012 .. _int_mgather:
15014 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
15015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15017 Syntax:
15018 """""""
15019 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.
15023       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
15024       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>)
15025       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
15027 Overview:
15028 """""""""
15030 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.
15033 Arguments:
15034 """"""""""
15036 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.
15039 Semantics:
15040 """"""""""
15042 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.
15043 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.
15048        %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)
15050        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
15051        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
15052        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
15053        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
15054        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
15056        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
15057        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
15058        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
15059        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
15061        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
15062        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
15063        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
15064        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
15066 .. _int_mscatter:
15068 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
15069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15071 Syntax:
15072 """""""
15073 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.
15077        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
15078        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
15079        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
15081 Overview:
15082 """""""""
15084 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.
15086 Arguments:
15087 """"""""""
15089 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.
15092 Semantics:
15093 """"""""""
15095 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.
15099        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
15100        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
15102        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
15103        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
15104        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
15105        ..
15106        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
15107        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
15108        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
15109        ..
15110        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
15111        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
15112        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
15113        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
15114        ..
15115        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
15118 Masked Vector Expanding Load and Compressing Store Intrinsics
15119 -------------------------------------------------------------
15121 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>`.
15123 .. _int_expandload:
15125 '``llvm.masked.expandload.*``' Intrinsics
15126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15128 Syntax:
15129 """""""
15130 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.
15134       declare <16 x float>  @llvm.masked.expandload.v16f32 (float* <ptr>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
15135       declare <2 x i64>     @llvm.masked.expandload.v2i64 (i64* <ptr>, <2 x i1>  <mask>, <2 x i64> <passthru>)
15137 Overview:
15138 """""""""
15140 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', "expandload" 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.
15143 Arguments:
15144 """"""""""
15146 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.
15148 Semantics:
15149 """"""""""
15151 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:
15153 .. code-block:: c
15155     // In this loop we load from B and spread the elements into array A.
15156     double *A, B; int *C;
15157     for (int i = 0; i < size; ++i) {
15158       if (C[i] != 0)
15159         A[i] = B[j++];
15160     }
15163 .. code-block:: llvm
15165     ; Load several elements from array B and expand them in a vector.
15166     ; The number of loaded elements is equal to the number of '1' elements in the Mask.
15167     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.expandload.v8f64(double* %Bptr, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
15168     ; Store the result in A
15169     call void @llvm.masked.store.v8f64.p0v8f64(<8 x double> %Tmp, <8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask)
15171     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
15172     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
15173     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
15174     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
15175     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
15178 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of conditional scalar load operations and shuffles.
15179 If all mask elements are '1', the intrinsic behavior is equivalent to the regular unmasked vector load.
15181 .. _int_compressstore:
15183 '``llvm.masked.compressstore.*``' Intrinsics
15184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15186 Syntax:
15187 """""""
15188 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.
15192       declare void @llvm.masked.compressstore.v8i32  (<8  x i32>   <value>, i32*   <ptr>, <8  x i1> <mask>)
15193       declare void @llvm.masked.compressstore.v16f32 (<16 x float> <value>, float* <ptr>, <16 x i1> <mask>)
15195 Overview:
15196 """""""""
15198 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.
15200 Arguments:
15201 """"""""""
15203 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.
15206 Semantics:
15207 """"""""""
15209 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:
15211 .. code-block:: c
15213     // In this loop we load elements from A and store them consecutively in B
15214     double *A, B; int *C;
15215     for (int i = 0; i < size; ++i) {
15216       if (C[i] != 0)
15217         B[j++] = A[i]
15218     }
15221 .. code-block:: llvm
15223     ; Load elements from A.
15224     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.load.v8f64.p0v8f64(<8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
15225     ; Store all selected elements consecutively in array B
15226     call <void> @llvm.masked.compressstore.v8f64(<8 x double> %Tmp, double* %Bptr, <8 x i1> %Mask)
15228     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
15229     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
15230     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
15231     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
15232     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
15235 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
15238 Memory Use Markers
15239 ------------------
15241 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
15242 memory objects and ranges where variables are immutable.
15244 .. _int_lifestart:
15246 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
15247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15249 Syntax:
15250 """""""
15254       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
15256 Overview:
15257 """""""""
15259 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
15260 object's lifetime.
15262 Arguments:
15263 """"""""""
15265 The first argument is a constant integer representing the size of the
15266 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
15267 to the object.
15269 Semantics:
15270 """"""""""
15272 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
15273 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
15274 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
15275 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
15277 .. _int_lifeend:
15279 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
15280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15282 Syntax:
15283 """""""
15287       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
15289 Overview:
15290 """""""""
15292 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
15293 object's lifetime.
15295 Arguments:
15296 """"""""""
15298 The first argument is a constant integer representing the size of the
15299 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
15300 to the object.
15302 Semantics:
15303 """"""""""
15305 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
15306 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
15307 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
15308 object following this intrinsic may be removed as dead.
15310 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
15311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15313 Syntax:
15314 """""""
15315 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
15319       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
15321 Overview:
15322 """""""""
15324 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
15325 a memory object will not change.
15327 Arguments:
15328 """"""""""
15330 The first argument is a constant integer representing the size of the
15331 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
15332 to the object.
15334 Semantics:
15335 """"""""""
15337 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
15338 the return value, the referenced memory location is constant and
15339 unchanging.
15341 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
15342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15344 Syntax:
15345 """""""
15346 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
15350       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
15352 Overview:
15353 """""""""
15355 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
15356 memory object are mutable.
15358 Arguments:
15359 """"""""""
15361 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
15362 The second argument is a constant integer representing the size of the
15363 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
15364 pointer to the object.
15366 Semantics:
15367 """"""""""
15369 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
15371 '``llvm.launder.invariant.group``' Intrinsic
15372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15374 Syntax:
15375 """""""
15376 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
15377 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
15378 argument.
15382       declare i8* @llvm.launder.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
15384 Overview:
15385 """""""""
15387 The '``llvm.launder.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
15388 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new
15389 pointer value that carries fresh invariant group information. It is an
15390 experimental intrinsic, which means that its semantics might change in the
15391 future.
15394 Arguments:
15395 """"""""""
15397 The ``llvm.launder.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
15398 to the memory.
15400 Semantics:
15401 """"""""""
15403 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
15404 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
15405 It does not read any accessible memory and the execution can be speculated.
15407 '``llvm.strip.invariant.group``' Intrinsic
15408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15410 Syntax:
15411 """""""
15412 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
15413 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
15414 argument.
15418       declare i8* @llvm.strip.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
15420 Overview:
15421 """""""""
15423 The '``llvm.strip.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
15424 established by ``invariant.group`` metadata no longer holds, to obtain a new pointer
15425 value that does not carry the invariant information. It is an experimental
15426 intrinsic, which means that its semantics might change in the future.
15429 Arguments:
15430 """"""""""
15432 The ``llvm.strip.invariant.group`` takes only one argument, which is a pointer
15433 to the memory.
15435 Semantics:
15436 """"""""""
15438 Returns another pointer that aliases its argument but which has no associated
15439 ``invariant.group`` metadata.
15440 It does not read any memory and can be speculated.
15444 .. _constrainedfp:
15446 Constrained Floating-Point Intrinsics
15447 -------------------------------------
15449 These intrinsics are used to provide special handling of floating-point
15450 operations when specific rounding mode or floating-point exception behavior is
15451 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
15452 round-to-nearest and that floating-point exceptions will not be monitored.
15453 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
15454 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
15455 optimize FP code when the default behavior is used.
15457 If any FP operation in a function is constrained then they all must be
15458 constrained. This is required for correct LLVM IR. Optimizations that
15459 move code around can create miscompiles if mixing of constrained and normal
15460 operations is done. The correct way to mix constrained and less constrained
15461 operations is to use the rounding mode and exception handling metadata to
15462 mark constrained intrinsics as having LLVM's default behavior.
15464 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating-point operation. The
15465 data arguments and the return value are the same as the corresponding FP
15466 operation.
15468 The rounding mode argument is a metadata string specifying what 
15469 assumptions, if any, the optimizer can make when transforming constant 
15470 values. Some constrained FP intrinsics omit this argument. If required 
15471 by the intrinsic, this argument must be one of the following strings:
15475       "round.dynamic"
15476       "round.tonearest"
15477       "round.downward"
15478       "round.upward"
15479       "round.towardzero"
15481 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
15482 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
15483 depend on rounding mode may be performed in this case.
15485 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
15486 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
15487 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
15488 with the specified rounding mode.
15490 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
15491 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
15492 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
15493 transformation is legal for all other rounding modes.
15495 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
15496 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
15497 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
15498 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
15499 runtime results in undefined behavior.
15501 The exception behavior argument is a metadata string describing the floating
15502 point exception semantics that required for the intrinsic. This argument
15503 must be one of the following strings:
15507       "fpexcept.ignore"
15508       "fpexcept.maytrap"
15509       "fpexcept.strict"
15511 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
15512 exception status flags will not be read and that floating-point exceptions will
15513 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
15514 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
15515 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
15516 other possible values of this argument.
15518 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
15519 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
15520 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
15521 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
15522 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
15523 folding.
15525 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
15526 strictly preserve the floating-point exception semantics of the original code.
15527 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
15528 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
15529 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
15530 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
15531 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
15532 unmasks FP exceptions.
15534 The number and order of floating-point exceptions is NOT guaranteed.  For
15535 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
15536 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
15537 time.
15539 Proper :ref:`function attributes <fnattrs>` usage is required for the
15540 constrained intrinsics to function correctly.
15542 All function *calls* done in a function that uses constrained floating
15543 point intrinsics must have the ``strictfp`` attribute.
15545 All function *definitions* that use constrained floating point intrinsics
15546 must have the ``strictfp`` attribute.
15548 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
15549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15551 Syntax:
15552 """""""
15556       declare <type>
15557       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
15558                                           metadata <rounding mode>,
15559                                           metadata <exception behavior>)
15561 Overview:
15562 """""""""
15564 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
15565 two operands.
15568 Arguments:
15569 """"""""""
15571 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
15572 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15573 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15575 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15576 behavior as described above.
15578 Semantics:
15579 """"""""""
15581 The value produced is the floating-point sum of the two value operands and has
15582 the same type as the operands.
15585 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
15586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15588 Syntax:
15589 """""""
15593       declare <type>
15594       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
15595                                           metadata <rounding mode>,
15596                                           metadata <exception behavior>)
15598 Overview:
15599 """""""""
15601 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
15602 of its two operands.
15605 Arguments:
15606 """"""""""
15608 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
15609 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15610 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15612 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15613 behavior as described above.
15615 Semantics:
15616 """"""""""
15618 The value produced is the floating-point difference of the two value operands
15619 and has the same type as the operands.
15622 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
15623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15625 Syntax:
15626 """""""
15630       declare <type>
15631       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
15632                                           metadata <rounding mode>,
15633                                           metadata <exception behavior>)
15635 Overview:
15636 """""""""
15638 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
15639 its two operands.
15642 Arguments:
15643 """"""""""
15645 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
15646 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15647 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15649 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15650 behavior as described above.
15652 Semantics:
15653 """"""""""
15655 The value produced is the floating-point product of the two value operands and
15656 has the same type as the operands.
15659 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
15660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15662 Syntax:
15663 """""""
15667       declare <type>
15668       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
15669                                           metadata <rounding mode>,
15670                                           metadata <exception behavior>)
15672 Overview:
15673 """""""""
15675 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
15676 its two operands.
15679 Arguments:
15680 """"""""""
15682 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
15683 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15684 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15686 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15687 behavior as described above.
15689 Semantics:
15690 """"""""""
15692 The value produced is the floating-point quotient of the two value operands and
15693 has the same type as the operands.
15696 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
15697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15699 Syntax:
15700 """""""
15704       declare <type>
15705       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
15706                                           metadata <rounding mode>,
15707                                           metadata <exception behavior>)
15709 Overview:
15710 """""""""
15712 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
15713 from the division of its two operands.
15716 Arguments:
15717 """"""""""
15719 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
15720 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
15721 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
15723 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
15724 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
15725 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
15726 consistency with the other constrained floating-point intrinsics.
15728 Semantics:
15729 """"""""""
15731 The value produced is the floating-point remainder from the division of the two
15732 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
15733 same sign as the dividend.
15735 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
15736 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15738 Syntax:
15739 """""""
15743       declare <type>
15744       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
15745                                           metadata <rounding mode>,
15746                                           metadata <exception behavior>)
15748 Overview:
15749 """""""""
15751 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
15752 fused-multiply-add operation on its operands.
15754 Arguments:
15755 """"""""""
15757 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
15758 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector
15759 <t_vector>` of floating-point values. All arguments must have identical types.
15761 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
15762 as described above.
15764 Semantics:
15765 """"""""""
15767 The result produced is the product of the first two operands added to the third
15768 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
15769 precision.
15771 '``llvm.experimental.constrained.fptoui``' Intrinsic
15772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15774 Syntax:
15775 """""""
15779       declare <ty2>
15780       @llvm.experimental.constrained.fptoui(<type> <value>,
15781                                           metadata <exception behavior>)
15783 Overview:
15784 """""""""
15786 The '``llvm.experimental.constrained.fptoui``' intrinsic converts a 
15787 floating-point ``value`` to its unsigned integer equivalent of type ``ty2``.
15789 Arguments:
15790 """"""""""
15792 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fptoui``'
15793 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15794 <t_vector>` of floating point values.
15796 The second argument specifies the exception behavior as described above.
15798 Semantics:
15799 """"""""""
15801 The result produced is an unsigned integer converted from the floating
15802 point operand. The value is truncated, so it is rounded towards zero.
15804 '``llvm.experimental.constrained.fptosi``' Intrinsic
15805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15807 Syntax:
15808 """""""
15812       declare <ty2>
15813       @llvm.experimental.constrained.fptosi(<type> <value>,
15814                                           metadata <exception behavior>)
15816 Overview:
15817 """""""""
15819 The '``llvm.experimental.constrained.fptosi``' intrinsic converts 
15820 :ref:`floating-point <t_floating>` ``value`` to type ``ty2``.
15822 Arguments:
15823 """"""""""
15825 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fptosi``'
15826 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15827 <t_vector>` of floating point values. 
15829 The second argument specifies the exception behavior as described above.
15831 Semantics:
15832 """"""""""
15834 The result produced is a signed integer converted from the floating
15835 point operand. The value is truncated, so it is rounded towards zero.
15837 '``llvm.experimental.constrained.uitofp``' Intrinsic
15838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15840 Syntax:
15841 """""""
15845       declare <ty2>
15846       @llvm.experimental.constrained.uitofp(<type> <value>,
15847                                           metadata <rounding mode>,
15848                                           metadata <exception behavior>)
15850 Overview:
15851 """""""""
15853 The '``llvm.experimental.constrained.uitofp``' intrinsic converts an
15854 unsigned integer ``value`` to a floating-point of type ``ty2``.
15856 Arguments:
15857 """"""""""
15859 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.uitofp``'
15860 intrinsic must be an :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector
15861 <t_vector>` of integer values.
15863 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15864 behavior as described above.
15866 Semantics:
15867 """"""""""
15869 An inexact floating-point exception will be raised if rounding is required.
15870 Any result produced is a floating point value converted from the input
15871 integer operand.
15873 '``llvm.experimental.constrained.sitofp``' Intrinsic
15874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15876 Syntax:
15877 """""""
15881       declare <ty2>
15882       @llvm.experimental.constrained.sitofp(<type> <value>,
15883                                           metadata <rounding mode>,
15884                                           metadata <exception behavior>)
15886 Overview:
15887 """""""""
15889 The '``llvm.experimental.constrained.sitofp``' intrinsic converts a
15890 signed integer ``value`` to a floating-point of type ``ty2``.
15892 Arguments:
15893 """"""""""
15895 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.sitofp``'
15896 intrinsic must be an :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector
15897 <t_vector>` of integer values.
15899 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
15900 behavior as described above.
15902 Semantics:
15903 """"""""""
15905 An inexact floating-point exception will be raised if rounding is required.
15906 Any result produced is a floating point value converted from the input
15907 integer operand.
15909 '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``' Intrinsic
15910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15912 Syntax:
15913 """""""
15917       declare <ty2>
15918       @llvm.experimental.constrained.fptrunc(<type> <value>,
15919                                           metadata <rounding mode>,
15920                                           metadata <exception behavior>)
15922 Overview:
15923 """""""""
15925 The '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``' intrinsic truncates ``value``
15926 to type ``ty2``.
15928 Arguments:
15929 """"""""""
15931 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fptrunc``'
15932 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15933 <t_vector>` of floating point values. This argument must be larger in size
15934 than the result.
15936 The second and third arguments specify the rounding mode and exception 
15937 behavior as described above.
15939 Semantics:
15940 """"""""""
15942 The result produced is a floating point value truncated to be smaller in size
15943 than the operand.
15945 '``llvm.experimental.constrained.fpext``' Intrinsic
15946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15948 Syntax:
15949 """""""
15953       declare <ty2>
15954       @llvm.experimental.constrained.fpext(<type> <value>,
15955                                           metadata <exception behavior>)
15957 Overview:
15958 """""""""
15960 The '``llvm.experimental.constrained.fpext``' intrinsic extends a 
15961 floating-point ``value`` to a larger floating-point value.
15963 Arguments:
15964 """"""""""
15966 The first argument to the '``llvm.experimental.constrained.fpext``'
15967 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
15968 <t_vector>` of floating point values. This argument must be smaller in size
15969 than the result.
15971 The second argument specifies the exception behavior as described above.
15973 Semantics:
15974 """"""""""
15976 The result produced is a floating point value extended to be larger in size
15977 than the operand. All restrictions that apply to the fpext instruction also
15978 apply to this intrinsic.
15980 '``llvm.experimental.constrained.fcmp``' and '``llvm.experimental.constrained.fcmps``' Intrinsics
15981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
15983 Syntax:
15984 """""""
15988       declare <ty2>
15989       @llvm.experimental.constrained.fcmp(<type> <op1>, <type> <op2>,
15990                                           metadata <condition code>,
15991                                           metadata <exception behavior>)
15992       declare <ty2>
15993       @llvm.experimental.constrained.fcmps(<type> <op1>, <type> <op2>,
15994                                            metadata <condition code>,
15995                                            metadata <exception behavior>)
15997 Overview:
15998 """""""""
16000 The '``llvm.experimental.constrained.fcmp``' and
16001 '``llvm.experimental.constrained.fcmps``' intrinsics return a boolean
16002 value or vector of boolean values based on comparison of its operands.
16004 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
16005 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
16007 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
16008 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
16009 compared.
16011 The '``llvm.experimental.constrained.fcmp``' intrinsic performs a quiet
16012 comparison operation while the '``llvm.experimental.constrained.fcmps``'
16013 intrinsic performs a signaling comparison operation.
16015 Arguments:
16016 """"""""""
16018 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fcmp``'
16019 and '``llvm.experimental.constrained.fcmps``' intrinsics must be
16020 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
16021 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
16023 The third argument is the condition code indicating the kind of comparison
16024 to perform. It must be a metadata string with one of the following values:
16026 - "``oeq``": ordered and equal
16027 - "``ogt``": ordered and greater than
16028 - "``oge``": ordered and greater than or equal
16029 - "``olt``": ordered and less than
16030 - "``ole``": ordered and less than or equal
16031 - "``one``": ordered and not equal
16032 - "``ord``": ordered (no nans)
16033 - "``ueq``": unordered or equal
16034 - "``ugt``": unordered or greater than
16035 - "``uge``": unordered or greater than or equal
16036 - "``ult``": unordered or less than
16037 - "``ule``": unordered or less than or equal
16038 - "``une``": unordered or not equal
16039 - "``uno``": unordered (either nans)
16041 *Ordered* means that neither operand is a NAN while *unordered* means
16042 that either operand may be a NAN.
16044 The fourth argument specifies the exception behavior as described above.
16046 Semantics:
16047 """"""""""
16049 ``op1`` and ``op2`` are compared according to the condition code given
16050 as the third argument. If the operands are vectors, then the
16051 vectors are compared element by element. Each comparison performed
16052 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
16054 - "``oeq``": yields ``true`` if both operands are not a NAN and ``op1``
16055   is equal to ``op2``.
16056 - "``ogt``": yields ``true`` if both operands are not a NAN and ``op1``
16057   is greater than ``op2``.
16058 - "``oge``": yields ``true`` if both operands are not a NAN and ``op1``
16059   is greater than or equal to ``op2``.
16060 - "``olt``": yields ``true`` if both operands are not a NAN and ``op1``
16061   is less than ``op2``.
16062 - "``ole``": yields ``true`` if both operands are not a NAN and ``op1``
16063   is less than or equal to ``op2``.
16064 - "``one``": yields ``true`` if both operands are not a NAN and ``op1``
16065   is not equal to ``op2``.
16066 - "``ord``": yields ``true`` if both operands are not a NAN.
16067 - "``ueq``": yields ``true`` if either operand is a NAN or ``op1`` is
16068   equal to ``op2``.
16069 - "``ugt``": yields ``true`` if either operand is a NAN or ``op1`` is
16070   greater than ``op2``.
16071 - "``uge``": yields ``true`` if either operand is a NAN or ``op1`` is
16072   greater than or equal to ``op2``.
16073 - "``ult``": yields ``true`` if either operand is a NAN or ``op1`` is
16074   less than ``op2``.
16075 - "``ule``": yields ``true`` if either operand is a NAN or ``op1`` is
16076   less than or equal to ``op2``.
16077 - "``une``": yields ``true`` if either operand is a NAN or ``op1`` is
16078   not equal to ``op2``.
16079 - "``uno``": yields ``true`` if either operand is a NAN.
16081 The quiet comparison operation performed by
16082 '``llvm.experimental.constrained.fcmp``' will only raise an exception
16083 if either operand is a SNAN.  The signaling comparison operation
16084 performed by '``llvm.experimental.constrained.fcmps``' will raise an
16085 exception if either operand is a NAN (QNAN or SNAN).
16087 Constrained libm-equivalent Intrinsics
16088 --------------------------------------
16090 In addition to the basic floating-point operations for which constrained
16091 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
16092 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
16093 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
16094 rounding mode and exception behavior to be controlled.
16096 As with the basic constrained floating-point intrinsics, the rounding mode
16097 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
16098 They do not change the runtime floating-point environment.
16101 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
16102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16104 Syntax:
16105 """""""
16109       declare <type>
16110       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
16111                                           metadata <rounding mode>,
16112                                           metadata <exception behavior>)
16114 Overview:
16115 """""""""
16117 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
16118 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
16119 functions would, but without setting ``errno``.
16121 Arguments:
16122 """"""""""
16124 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
16125 type.
16127 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16128 behavior as described above.
16130 Semantics:
16131 """"""""""
16133 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
16134 If the value is less than negative zero, a floating-point exception occurs
16135 and the return value is architecture specific.
16138 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
16139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16141 Syntax:
16142 """""""
16146       declare <type>
16147       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
16148                                          metadata <rounding mode>,
16149                                          metadata <exception behavior>)
16151 Overview:
16152 """""""""
16154 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
16155 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
16157 Arguments:
16158 """"""""""
16160 The first two arguments and the return value are floating-point numbers of the
16161 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
16162 should be raised.
16164 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
16165 behavior as described above.
16167 Semantics:
16168 """"""""""
16170 This function returns the first value raised to the second power,
16171 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
16172 handles error conditions in the same way.
16175 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
16176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16178 Syntax:
16179 """""""
16183       declare <type>
16184       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
16185                                           metadata <rounding mode>,
16186                                           metadata <exception behavior>)
16188 Overview:
16189 """""""""
16191 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
16192 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
16193 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of
16194 floating-point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
16197 Arguments:
16198 """"""""""
16200 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16201 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
16202 which the first argument should be raised.
16204 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
16205 behavior as described above.
16207 Semantics:
16208 """"""""""
16210 This function returns the first value raised to the second power with an
16211 unspecified sequence of rounding operations.
16214 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
16215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16217 Syntax:
16218 """""""
16222       declare <type>
16223       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
16224                                          metadata <rounding mode>,
16225                                          metadata <exception behavior>)
16227 Overview:
16228 """""""""
16230 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
16231 first operand.
16233 Arguments:
16234 """"""""""
16236 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
16237 type.
16239 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16240 behavior as described above.
16242 Semantics:
16243 """"""""""
16245 This function returns the sine of the specified operand, returning the
16246 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
16247 conditions in the same way.
16250 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
16251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16253 Syntax:
16254 """""""
16258       declare <type>
16259       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
16260                                          metadata <rounding mode>,
16261                                          metadata <exception behavior>)
16263 Overview:
16264 """""""""
16266 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
16267 first operand.
16269 Arguments:
16270 """"""""""
16272 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
16273 type.
16275 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16276 behavior as described above.
16278 Semantics:
16279 """"""""""
16281 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
16282 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
16283 conditions in the same way.
16286 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
16287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16289 Syntax:
16290 """""""
16294       declare <type>
16295       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
16296                                          metadata <rounding mode>,
16297                                          metadata <exception behavior>)
16299 Overview:
16300 """""""""
16302 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
16303 exponential of the specified value.
16305 Arguments:
16306 """"""""""
16308 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16309 type.
16311 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16312 behavior as described above.
16314 Semantics:
16315 """"""""""
16317 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
16318 would, and handles error conditions in the same way.
16321 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
16322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16324 Syntax:
16325 """""""
16329       declare <type>
16330       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
16331                                           metadata <rounding mode>,
16332                                           metadata <exception behavior>)
16334 Overview:
16335 """""""""
16337 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
16338 exponential of the specified value.
16341 Arguments:
16342 """"""""""
16344 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16345 type.
16347 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16348 behavior as described above.
16350 Semantics:
16351 """"""""""
16353 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
16354 would, and handles error conditions in the same way.
16357 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
16358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16360 Syntax:
16361 """""""
16365       declare <type>
16366       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
16367                                          metadata <rounding mode>,
16368                                          metadata <exception behavior>)
16370 Overview:
16371 """""""""
16373 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
16374 logarithm of the specified value.
16376 Arguments:
16377 """"""""""
16379 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16380 type.
16382 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16383 behavior as described above.
16386 Semantics:
16387 """"""""""
16389 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
16390 would, and handles error conditions in the same way.
16393 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
16394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16396 Syntax:
16397 """""""
16401       declare <type>
16402       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
16403                                            metadata <rounding mode>,
16404                                            metadata <exception behavior>)
16406 Overview:
16407 """""""""
16409 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
16410 logarithm of the specified value.
16412 Arguments:
16413 """"""""""
16415 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16416 type.
16418 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16419 behavior as described above.
16421 Semantics:
16422 """"""""""
16424 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
16425 would, and handles error conditions in the same way.
16428 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
16429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16431 Syntax:
16432 """""""
16436       declare <type>
16437       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
16438                                           metadata <rounding mode>,
16439                                           metadata <exception behavior>)
16441 Overview:
16442 """""""""
16444 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
16445 logarithm of the specified value.
16447 Arguments:
16448 """"""""""
16450 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16451 type.
16453 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16454 behavior as described above.
16456 Semantics:
16457 """"""""""
16459 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
16460 would, and handles error conditions in the same way.
16463 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
16464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16466 Syntax:
16467 """""""
16471       declare <type>
16472       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
16473                                           metadata <rounding mode>,
16474                                           metadata <exception behavior>)
16476 Overview:
16477 """""""""
16479 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
16480 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating-point
16481 exception if the operand is not an integer.
16483 Arguments:
16484 """"""""""
16486 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16487 type.
16489 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16490 behavior as described above.
16492 Semantics:
16493 """"""""""
16495 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
16496 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
16497 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
16498 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
16499 mode argument is only intended as information to the compiler.
16502 '``llvm.experimental.constrained.lrint``' Intrinsic
16503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16505 Syntax:
16506 """""""
16510       declare <inttype>
16511       @llvm.experimental.constrained.lrint(<fptype> <op1>,
16512                                            metadata <rounding mode>,
16513                                            metadata <exception behavior>)
16515 Overview:
16516 """""""""
16518 The '``llvm.experimental.constrained.lrint``' intrinsic returns the first
16519 operand rounded to the nearest integer. An inexact floating-point exception
16520 will be raised if the operand is not an integer. An invalid exception is
16521 raised if the result is too large to fit into a supported integer type,
16522 and in this case the result is undefined.
16524 Arguments:
16525 """"""""""
16527 The first argument is a floating-point number. The return value is an
16528 integer type. Not all types are supported on all targets. The supported
16529 types are the same as the ``llvm.lrint`` intrinsic and the ``lrint``
16530 libm functions.
16532 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16533 behavior as described above.
16535 Semantics:
16536 """"""""""
16538 This function returns the same values as the libm ``lrint`` functions
16539 would, and handles error conditions in the same way.
16541 The rounding mode is described, not determined, by the rounding mode
16542 argument.  The actual rounding mode is determined by the runtime floating-point
16543 environment.  The rounding mode argument is only intended as information
16544 to the compiler.
16546 If the runtime floating-point environment is using the default rounding mode
16547 then the results will be the same as the llvm.lrint intrinsic.
16550 '``llvm.experimental.constrained.llrint``' Intrinsic
16551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16553 Syntax:
16554 """""""
16558       declare <inttype>
16559       @llvm.experimental.constrained.llrint(<fptype> <op1>,
16560                                             metadata <rounding mode>,
16561                                             metadata <exception behavior>)
16563 Overview:
16564 """""""""
16566 The '``llvm.experimental.constrained.llrint``' intrinsic returns the first
16567 operand rounded to the nearest integer. An inexact floating-point exception
16568 will be raised if the operand is not an integer. An invalid exception is
16569 raised if the result is too large to fit into a supported integer type,
16570 and in this case the result is undefined.
16572 Arguments:
16573 """"""""""
16575 The first argument is a floating-point number. The return value is an
16576 integer type. Not all types are supported on all targets. The supported
16577 types are the same as the ``llvm.llrint`` intrinsic and the ``llrint``
16578 libm functions.
16580 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16581 behavior as described above.
16583 Semantics:
16584 """"""""""
16586 This function returns the same values as the libm ``llrint`` functions
16587 would, and handles error conditions in the same way.
16589 The rounding mode is described, not determined, by the rounding mode
16590 argument.  The actual rounding mode is determined by the runtime floating-point
16591 environment.  The rounding mode argument is only intended as information
16592 to the compiler.
16594 If the runtime floating-point environment is using the default rounding mode
16595 then the results will be the same as the llvm.llrint intrinsic.
16598 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
16599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16601 Syntax:
16602 """""""
16606       declare <type>
16607       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
16608                                                metadata <rounding mode>,
16609                                                metadata <exception behavior>)
16611 Overview:
16612 """""""""
16614 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
16615 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact
16616 floating-point exception if the operand is not an integer.
16619 Arguments:
16620 """"""""""
16622 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16623 type.
16625 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
16626 behavior as described above.
16628 Semantics:
16629 """"""""""
16631 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
16632 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
16633 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
16634 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
16635 mode argument is only intended as information to the compiler.
16638 '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' Intrinsic
16639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16641 Syntax:
16642 """""""
16646       declare <type>
16647       @llvm.experimental.constrained.maxnum(<type> <op1>, <type> <op2>
16648                                             metadata <exception behavior>)
16650 Overview:
16651 """""""""
16653 The '``llvm.experimental.constrained.maxnum``' intrinsic returns the maximum
16654 of the two arguments.
16656 Arguments:
16657 """"""""""
16659 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
16660 of the same type.
16662 The third argument specifies the exception behavior as described above.
16664 Semantics:
16665 """"""""""
16667 This function follows the IEEE-754 semantics for maxNum.
16670 '``llvm.experimental.constrained.minnum``' Intrinsic
16671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16673 Syntax:
16674 """""""
16678       declare <type>
16679       @llvm.experimental.constrained.minnum(<type> <op1>, <type> <op2>
16680                                             metadata <exception behavior>)
16682 Overview:
16683 """""""""
16685 The '``llvm.experimental.constrained.minnum``' intrinsic returns the minimum
16686 of the two arguments.
16688 Arguments:
16689 """"""""""
16691 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
16692 of the same type.
16694 The third argument specifies the exception behavior as described above.
16696 Semantics:
16697 """"""""""
16699 This function follows the IEEE-754 semantics for minNum.
16702 '``llvm.experimental.constrained.maximum``' Intrinsic
16703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16705 Syntax:
16706 """""""
16710       declare <type>
16711       @llvm.experimental.constrained.maximum(<type> <op1>, <type> <op2>
16712                                              metadata <exception behavior>)
16714 Overview:
16715 """""""""
16717 The '``llvm.experimental.constrained.maximum``' intrinsic returns the maximum
16718 of the two arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
16720 Arguments:
16721 """"""""""
16723 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
16724 of the same type.
16726 The third argument specifies the exception behavior as described above.
16728 Semantics:
16729 """"""""""
16731 This function follows semantics specified in the draft of IEEE 754-2018.
16734 '``llvm.experimental.constrained.minimum``' Intrinsic
16735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16737 Syntax:
16738 """""""
16742       declare <type>
16743       @llvm.experimental.constrained.minimum(<type> <op1>, <type> <op2>
16744                                              metadata <exception behavior>)
16746 Overview:
16747 """""""""
16749 The '``llvm.experimental.constrained.minimum``' intrinsic returns the minimum
16750 of the two arguments, propagating NaNs and treating -0.0 as less than +0.0.
16752 Arguments:
16753 """"""""""
16755 The first two arguments and the return value are floating-point numbers
16756 of the same type.
16758 The third argument specifies the exception behavior as described above.
16760 Semantics:
16761 """"""""""
16763 This function follows semantics specified in the draft of IEEE 754-2018.
16766 '``llvm.experimental.constrained.ceil``' Intrinsic
16767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16769 Syntax:
16770 """""""
16774       declare <type>
16775       @llvm.experimental.constrained.ceil(<type> <op1>,
16776                                           metadata <exception behavior>)
16778 Overview:
16779 """""""""
16781 The '``llvm.experimental.constrained.ceil``' intrinsic returns the ceiling of the
16782 first operand.
16784 Arguments:
16785 """"""""""
16787 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16788 type.
16790 The second argument specifies the exception behavior as described above.
16792 Semantics:
16793 """"""""""
16795 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
16796 would and handles error conditions in the same way.
16799 '``llvm.experimental.constrained.floor``' Intrinsic
16800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16802 Syntax:
16803 """""""
16807       declare <type>
16808       @llvm.experimental.constrained.floor(<type> <op1>,
16809                                            metadata <exception behavior>)
16811 Overview:
16812 """""""""
16814 The '``llvm.experimental.constrained.floor``' intrinsic returns the floor of the
16815 first operand.
16817 Arguments:
16818 """"""""""
16820 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16821 type.
16823 The second argument specifies the exception behavior as described above.
16825 Semantics:
16826 """"""""""
16828 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
16829 would and handles error conditions in the same way.
16832 '``llvm.experimental.constrained.round``' Intrinsic
16833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16835 Syntax:
16836 """""""
16840       declare <type>
16841       @llvm.experimental.constrained.round(<type> <op1>,
16842                                            metadata <exception behavior>)
16844 Overview:
16845 """""""""
16847 The '``llvm.experimental.constrained.round``' intrinsic returns the first
16848 operand rounded to the nearest integer.
16850 Arguments:
16851 """"""""""
16853 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16854 type.
16856 The second argument specifies the exception behavior as described above.
16858 Semantics:
16859 """"""""""
16861 This function returns the same values as the libm ``round`` functions
16862 would and handles error conditions in the same way.
16865 '``llvm.experimental.constrained.lround``' Intrinsic
16866 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16868 Syntax:
16869 """""""
16873       declare <inttype>
16874       @llvm.experimental.constrained.lround(<fptype> <op1>,
16875                                             metadata <exception behavior>)
16877 Overview:
16878 """""""""
16880 The '``llvm.experimental.constrained.lround``' intrinsic returns the first
16881 operand rounded to the nearest integer with ties away from zero.  It will
16882 raise an inexact floating-point exception if the operand is not an integer.
16883 An invalid exception is raised if the result is too large to fit into a
16884 supported integer type, and in this case the result is undefined.
16886 Arguments:
16887 """"""""""
16889 The first argument is a floating-point number. The return value is an
16890 integer type. Not all types are supported on all targets. The supported
16891 types are the same as the ``llvm.lround`` intrinsic and the ``lround``
16892 libm functions.
16894 The second argument specifies the exception behavior as described above.
16896 Semantics:
16897 """"""""""
16899 This function returns the same values as the libm ``lround`` functions
16900 would and handles error conditions in the same way.
16903 '``llvm.experimental.constrained.llround``' Intrinsic
16904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16906 Syntax:
16907 """""""
16911       declare <inttype>
16912       @llvm.experimental.constrained.llround(<fptype> <op1>,
16913                                              metadata <exception behavior>)
16914       
16915 Overview:
16916 """""""""
16918 The '``llvm.experimental.constrained.llround``' intrinsic returns the first
16919 operand rounded to the nearest integer with ties away from zero. It will
16920 raise an inexact floating-point exception if the operand is not an integer.
16921 An invalid exception is raised if the result is too large to fit into a
16922 supported integer type, and in this case the result is undefined.
16924 Arguments:
16925 """"""""""
16927 The first argument is a floating-point number. The return value is an
16928 integer type. Not all types are supported on all targets. The supported
16929 types are the same as the ``llvm.llround`` intrinsic and the ``llround``
16930 libm functions.
16932 The second argument specifies the exception behavior as described above.
16934 Semantics:
16935 """"""""""
16937 This function returns the same values as the libm ``llround`` functions
16938 would and handles error conditions in the same way.
16941 '``llvm.experimental.constrained.trunc``' Intrinsic
16942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16944 Syntax:
16945 """""""
16949       declare <type>
16950       @llvm.experimental.constrained.trunc(<type> <op1>,
16951                                            metadata <exception behavior>)
16953 Overview:
16954 """""""""
16956 The '``llvm.experimental.constrained.trunc``' intrinsic returns the first
16957 operand rounded to the nearest integer not larger in magnitude than the
16958 operand.
16960 Arguments:
16961 """"""""""
16963 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
16964 type.
16966 The second argument specifies the exception behavior as described above.
16968 Semantics:
16969 """"""""""
16971 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
16972 would and handles error conditions in the same way.
16975 General Intrinsics
16976 ------------------
16978 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
16979 purpose.
16981 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
16982 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
16984 Syntax:
16985 """""""
16989       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
16991 Overview:
16992 """""""""
16994 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
16996 Arguments:
16997 """"""""""
16999 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
17000 global string, the third is a pointer to a global string which is the
17001 source file name, and the last argument is the line number.
17003 Semantics:
17004 """"""""""
17006 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
17007 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
17008 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
17009 ignored by code generation and optimization.
17011 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
17012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17014 Syntax:
17015 """""""
17017 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
17018 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
17019 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
17020 '``0``'.
17024       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
17025       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
17026       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
17027       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
17028       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
17030 Overview:
17031 """""""""
17033 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
17035 Arguments:
17036 """"""""""
17038 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
17039 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
17040 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
17041 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
17043 Semantics:
17044 """"""""""
17046 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
17047 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
17048 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
17049 generation and optimization.
17051 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
17052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17054 Syntax:
17055 """""""
17057 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
17058 any integer bit width.
17062       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
17063       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
17064       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
17065       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
17066       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
17068 Overview:
17069 """""""""
17071 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
17073 Arguments:
17074 """"""""""
17076 The first argument is an integer value (result of some expression), the
17077 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
17078 global string which is the source file name, and the last argument is
17079 the line number. It returns the value of the first argument.
17081 Semantics:
17082 """"""""""
17084 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
17085 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
17086 optimizations that want to look for these annotations. These have no
17087 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
17089 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
17090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17092 Syntax:
17093 """""""
17095 This annotation emits a label at its program point and an associated
17096 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
17097 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
17098 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
17099 considered expensive.
17103       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
17105 Arguments:
17106 """"""""""
17108 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
17110 '``llvm.trap``' Intrinsic
17111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17113 Syntax:
17114 """""""
17118       declare void @llvm.trap() cold noreturn nounwind
17120 Overview:
17121 """""""""
17123 The '``llvm.trap``' intrinsic.
17125 Arguments:
17126 """"""""""
17128 None.
17130 Semantics:
17131 """"""""""
17133 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
17134 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
17135 lowered to a call of the ``abort()`` function.
17137 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
17138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17140 Syntax:
17141 """""""
17145       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
17147 Overview:
17148 """""""""
17150 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
17152 Arguments:
17153 """"""""""
17155 None.
17157 Semantics:
17158 """"""""""
17160 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
17161 execution trap with the intention of requesting the attention of a
17162 debugger.
17164 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
17165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17167 Syntax:
17168 """""""
17172       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
17174 Overview:
17175 """""""""
17177 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
17178 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
17179 is placed on the stack before local variables.
17181 Arguments:
17182 """"""""""
17184 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
17185 The first argument is the value loaded from the stack guard
17186 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
17187 enough space to hold the value of the guard.
17189 Semantics:
17190 """"""""""
17192 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
17193 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
17194 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
17195 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
17196 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
17197 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
17198 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
17200 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
17201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17203 Syntax:
17204 """""""
17208       declare i8* @llvm.stackguard()
17210 Overview:
17211 """""""""
17213 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
17215 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
17216 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
17217 Protector in FastISel.
17219 Arguments:
17220 """"""""""
17222 None.
17224 Semantics:
17225 """"""""""
17227 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
17228 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
17229 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
17231 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
17232 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
17233 in the future.
17235 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
17236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17238 Syntax:
17239 """""""
17243       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>, i1 <dynamic>)
17244       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>, i1 <dynamic>)
17246 Overview:
17247 """""""""
17249 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to the
17250 optimizer to determine whether a) an operation (like memcpy) will overflow a
17251 buffer that corresponds to an object, or b) that a runtime check for overflow
17252 isn't necessary. An object in this context means an allocation of a specific
17253 class, structure, array, or other object.
17255 Arguments:
17256 """"""""""
17258 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes four arguments. The first argument is a
17259 pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
17260 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size is
17261 unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when ``null``
17262 in address space 0 is used as its pointer argument. If it's ``false``,
17263 ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given ``null``. Otherwise, if
17264 the ``null`` is in a non-zero address space or if ``true`` is given for the
17265 third argument of ``llvm.objectsize``, we assume its size is unknown. The fourth
17266 argument to ``llvm.objectsize`` determines if the value should be evaluated at
17267 runtime.
17269 The second, third, and fourth arguments only accept constants.
17271 Semantics:
17272 """"""""""
17274 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a value representing the size of
17275 the object concerned. If the size cannot be determined, ``llvm.objectsize``
17276 returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending on the ``min`` argument).
17278 '``llvm.expect``' Intrinsic
17279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17281 Syntax:
17282 """""""
17284 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
17285 integer bit width.
17289       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
17290       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
17291       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
17293 Overview:
17294 """""""""
17296 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
17297 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
17299 Arguments:
17300 """"""""""
17302 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
17303 a value. The second argument is an expected value.
17305 Semantics:
17306 """"""""""
17308 This intrinsic is lowered to the ``val``.
17310 .. _int_assume:
17312 '``llvm.assume``' Intrinsic
17313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17315 Syntax:
17316 """""""
17320       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
17322 Overview:
17323 """""""""
17325 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
17326 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
17327 of the code.
17329 Arguments:
17330 """"""""""
17332 The condition which the optimizer may assume is always true.
17334 Semantics:
17335 """"""""""
17337 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
17338 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
17339 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
17340 provided condition are not used for code generation. If the condition is
17341 violated during execution, the behavior is undefined.
17343 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
17344 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
17345 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
17346 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
17347 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
17348 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
17349 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
17350 optimizer.
17352 .. _int_ssa_copy:
17354 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
17355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17357 Syntax:
17358 """""""
17362       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
17364 Arguments:
17365 """"""""""
17367 The first argument is an operand which is used as the returned value.
17369 Overview:
17370 """"""""""
17372 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
17373 operations by copying them and giving them new names.  For example,
17374 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
17375 attach various forms of information to operands that dominate specific
17376 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
17377 renaming forms that require value splits at certain points.
17379 .. _type.test:
17381 '``llvm.type.test``' Intrinsic
17382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17384 Syntax:
17385 """""""
17389       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
17392 Arguments:
17393 """"""""""
17395 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
17396 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
17398 Overview:
17399 """""""""
17401 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
17402 with the given type identifier.
17404 .. _type.checked.load:
17406 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
17407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17409 Syntax:
17410 """""""
17414       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
17417 Arguments:
17418 """"""""""
17420 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
17421 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
17422 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
17423 <TypeMetadata>`.
17425 Overview:
17426 """""""""
17428 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
17429 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
17430 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
17431 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
17432 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
17433 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
17434 constraint.
17436 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
17437 function returns true as the second element of its return value. (Note that
17438 the function may also return true if the given pointer is not associated
17439 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
17440 element is true, the following rules apply to the first element:
17442 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
17443   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
17444   pointer.
17446 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
17447   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
17449   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
17450      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
17451      metadata.
17453   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
17454      returns an unspecified value without causing side effects.
17456 If the function's return value's second element is false, the value of the
17457 first element is undefined.
17460 '``llvm.donothing``' Intrinsic
17461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17463 Syntax:
17464 """""""
17468       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
17470 Overview:
17471 """""""""
17473 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
17474 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
17475 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
17476 instruction.
17478 Arguments:
17479 """"""""""
17481 None.
17483 Semantics:
17484 """"""""""
17486 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
17487 by codegen.
17489 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
17490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17492 Syntax:
17493 """""""
17497       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
17499 Overview:
17500 """""""""
17502 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
17503 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
17504 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
17505 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
17506 slower) version.
17508 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
17509 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
17510 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
17511 used to represent the slow paths of specialized functions.
17514 Arguments:
17515 """"""""""
17517 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
17518 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
17520 Semantics:
17521 """"""""""
17523 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
17524 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
17525 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
17526 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
17527 the continuation itself is out of scope of the language reference --
17528 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
17529 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
17530 the entire heap.
17532 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
17533 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
17534 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
17536    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
17537    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
17538    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
17539      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
17541 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
17542 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
17543 caller.
17545 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
17546 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
17547 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
17549 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
17550 same calling convention.
17552 .. _deoptimize_lowering:
17554 Lowering:
17555 """""""""
17557 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
17558 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
17559 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
17560 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
17561 arguments of the specified types, and not as varargs.
17564 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
17565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17567 Syntax:
17568 """""""
17572       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
17574 Overview:
17575 """""""""
17577 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
17578 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
17579 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
17580 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
17581 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
17582 equivalent to:
17584 .. code-block:: text
17586   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
17587     %realPred = and i1 %pred, undef
17588     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
17590   leave:
17591     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
17592     ret void
17594   continue:
17595     ret void
17596   }
17599 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
17600 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
17601 see :doc:`FaultMaps`.
17603 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
17604 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
17605 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
17606 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
17607 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
17608 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
17610 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
17612 After ``@llvm.experimental.guard`` was first added, a more general
17613 formulation was found in ``@llvm.experimental.widenable.condition``.
17614 Support for ``@llvm.experimental.guard`` is slowly being rephrased in
17615 terms of this alternate.
17617 '``llvm.experimental.widenable.condition``' Intrinsic
17618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17620 Syntax:
17621 """""""
17625       declare i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
17627 Overview:
17628 """""""""
17630 This intrinsic represents a "widenable condition" which is
17631 boolean expressions with the following property: whether this
17632 expression is `true` or `false`, the program is correct and
17633 well-defined.
17635 Together with :ref:`deoptimization operand bundles <deopt_opbundles>`,
17636 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` allows frontends to
17637 express guards or checks on optimistic assumptions made during
17638 compilation and represent them as branch instructions on special
17639 conditions.
17641 While this may appear similar in semantics to `undef`, it is very
17642 different in that an invocation produces a particular, singular
17643 value. It is also intended to be lowered late, and remain available
17644 for specific optimizations and transforms that can benefit from its
17645 special properties.
17647 Arguments:
17648 """"""""""
17650 None.
17652 Semantics:
17653 """"""""""
17655 The intrinsic ``@llvm.experimental.widenable.condition()``
17656 returns either `true` or `false`. For each evaluation of a call
17657 to this intrinsic, the program must be valid and correct both if
17658 it returns `true` and if it returns `false`. This allows
17659 transformation passes to replace evaluations of this intrinsic
17660 with either value whenever one is beneficial.
17662 When used in a branch condition, it allows us to choose between
17663 two alternative correct solutions for the same problem, like
17664 in example below:
17666 .. code-block:: text
17668     %cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
17669     br i1 %cond, label %solution_1, label %solution_2
17671   label %fast_path:
17672     ; Apply memory-consuming but fast solution for a task.
17674   label %slow_path:
17675     ; Cheap in memory but slow solution.
17677 Whether the result of intrinsic's call is `true` or `false`,
17678 it should be correct to pick either solution. We can switch
17679 between them by replacing the result of
17680 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` with different
17681 `i1` expressions.
17683 This is how it can be used to represent guards as widenable branches:
17685 .. code-block:: text
17687   block:
17688     ; Unguarded instructions
17689     call void @llvm.experimental.guard(i1 %cond, <args...>) ["deopt"(<deopt_args...>)]
17690     ; Guarded instructions
17692 Can be expressed in an alternative equivalent form of explicit branch using
17693 ``@llvm.experimental.widenable.condition``:
17695 .. code-block:: text
17697   block:
17698     ; Unguarded instructions
17699     %widenable_condition = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
17700     %guard_condition = and i1 %cond, %widenable_condition
17701     br i1 %guard_condition, label %guarded, label %deopt
17703   guarded:
17704     ; Guarded instructions
17706   deopt:
17707     call type @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"(<deopt_args...>) ]
17709 So the block `guarded` is only reachable when `%cond` is `true`,
17710 and it should be valid to go to the block `deopt` whenever `%cond`
17711 is `true` or `false`.
17713 ``@llvm.experimental.widenable.condition`` will never throw, thus
17714 it cannot be invoked.
17716 Guard widening:
17717 """""""""""""""
17719 When ``@llvm.experimental.widenable.condition()`` is used in
17720 condition of a guard represented as explicit branch, it is
17721 legal to widen the guard's condition with any additional
17722 conditions.
17724 Guard widening looks like replacement of
17726 .. code-block:: text
17728   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
17729   %guard_cond = and i1 %cond, %widenable_cond
17730   br i1 %guard_cond, label %guarded, label %deopt
17732 with
17734 .. code-block:: text
17736   %widenable_cond = call i1 @llvm.experimental.widenable.condition()
17737   %new_cond = and i1 %any_other_cond, %widenable_cond
17738   %new_guard_cond = and i1 %cond, %new_cond
17739   br i1 %new_guard_cond, label %guarded, label %deopt
17741 for this branch. Here `%any_other_cond` is an arbitrarily chosen
17742 well-defined `i1` value. By making guard widening, we may
17743 impose stricter conditions on `guarded` block and bail to the
17744 deopt when the new condition is not met.
17746 Lowering:
17747 """""""""
17749 Default lowering strategy is replacing the result of
17750 call of ``@llvm.experimental.widenable.condition``  with
17751 constant `true`. However it is always correct to replace
17752 it with any other `i1` value. Any pass can
17753 freely do it if it can benefit from non-default lowering.
17756 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
17757 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17759 Syntax:
17760 """""""
17764       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
17766 Overview:
17767 """""""""
17769 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
17770 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
17771 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
17772 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
17773 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
17775 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
17776 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
17777 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
17778 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
17779 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
17781 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
17782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17784 Syntax:
17785 """""""
17789       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
17791 Overview:
17792 """""""""
17794 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
17795 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
17796 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
17797 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
17798 an infinite loop with no other side effects.
17800 Arguments:
17801 """"""""""
17803 None.
17805 Semantics:
17806 """"""""""
17808 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
17809 has externally observable side effects.
17811 '``llvm.is.constant.*``' Intrinsic
17812 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17814 Syntax:
17815 """""""
17817 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.is.constant with any argument type.
17821       declare i1 @llvm.is.constant.i32(i32 %operand) nounwind readnone
17822       declare i1 @llvm.is.constant.f32(float %operand) nounwind readnone
17823       declare i1 @llvm.is.constant.TYPENAME(TYPE %operand) nounwind readnone
17825 Overview:
17826 """""""""
17828 The '``llvm.is.constant``' intrinsic will return true if the argument
17829 is known to be a manifest compile-time constant. It is guaranteed to
17830 fold to either true or false before generating machine code.
17832 Semantics:
17833 """"""""""
17835 This intrinsic generates no code. If its argument is known to be a
17836 manifest compile-time constant value, then the intrinsic will be
17837 converted to a constant true value. Otherwise, it will be converted to
17838 a constant false value.
17840 In particular, note that if the argument is a constant expression
17841 which refers to a global (the address of which _is_ a constant, but
17842 not manifest during the compile), then the intrinsic evaluates to
17843 false.
17845 The result also intentionally depends on the result of optimization
17846 passes -- e.g., the result can change depending on whether a
17847 function gets inlined or not. A function's parameters are
17848 obviously not constant. However, a call like
17849 ``llvm.is.constant.i32(i32 %param)`` *can* return true after the
17850 function is inlined, if the value passed to the function parameter was
17851 a constant.
17853 On the other hand, if constant folding is not run, it will never
17854 evaluate to true, even in simple cases.
17856 .. _int_ptrmask:
17858 '``llvm.ptrmask``' Intrinsic
17859 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17861 Syntax:
17862 """""""
17866       declare ptrty llvm.ptrmask(ptrty %ptr, intty %mask) readnone speculatable
17868 Arguments:
17869 """"""""""
17871 The first argument is a pointer. The second argument is an integer.
17873 Overview:
17874 """"""""""
17876 The ``llvm.ptrmask`` intrinsic masks out bits of the pointer according to a mask.
17877 This allows stripping data from tagged pointers without converting them to an
17878 integer (ptrtoint/inttoptr). As a consequence, we can preserve more information
17879 to facilitate alias analysis and underlying-object detection.
17881 Semantics:
17882 """"""""""
17884 The result of ``ptrmask(ptr, mask)`` is equivalent to
17885 ``getelementptr ptr, (ptrtoint(ptr) & mask) - ptrtoint(ptr)``. Both the returned
17886 pointer and the first argument are based on the same underlying object (for more
17887 information on the *based on* terminology see
17888 :ref:`the pointer aliasing rules <pointeraliasing>`). If the bitwidth of the
17889 mask argument does not match the pointer size of the target, the mask is
17890 zero-extended or truncated accordingly.
17892 .. _int_vscale:
17894 '``llvm.vscale``' Intrinsic
17895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17897 Syntax:
17898 """""""
17902       declare i32 llvm.vscale.i32()
17903       declare i64 llvm.vscale.i64()
17905 Overview:
17906 """""""""
17908 The ``llvm.vscale`` intrinsic returns the value for ``vscale`` in scalable
17909 vectors such as ``<vscale x 16 x i8>``.
17911 Semantics:
17912 """"""""""
17914 ``vscale`` is a positive value that is constant throughout program
17915 execution, but is unknown at compile time.
17916 If the result value does not fit in the result type, then the result is
17917 a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
17920 Stack Map Intrinsics
17921 --------------------
17923 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
17924 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
17925 are described in :doc:`StackMaps`.
17927 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
17928 -------------------------------------
17930 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
17931 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
17933 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
17935 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
17936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
17938 Syntax:
17939 """""""
17941 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
17942 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
17943 support all bit widths however.
17947       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
17948                                                                        i8* <src>,
17949                                                                        i32 <len>,
17950                                                                        i32 <element_size>)
17951       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
17952                                                                        i8* <src>,
17953                                                                        i64 <len>,
17954                                                                        i32 <element_size>)
17956 Overview:
17957 """""""""
17959 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
17960 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
17961 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
17962 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
17963 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
17965 Arguments:
17966 """"""""""
17968 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
17969 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
17970 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
17971 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
17973 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
17974 target-specific atomic access size limit.
17976 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
17977 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
17978 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
17980 Semantics:
17981 """"""""""
17983 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
17984 memory from the source location to the destination location. These locations are not
17985 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
17986 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
17987 aligned at an ``element_size`` boundary.
17989 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
17990 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
17991 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
17992 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
17994 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
17995 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
17996 destination.
17998 Lowering:
17999 """""""""
18001 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
18002 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
18003 is replaced with an actual element size.
18005 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
18007 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
18008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18010 Syntax:
18011 """""""
18013 This is an overloaded intrinsic. You can use
18014 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
18015 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
18019       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
18020                                                                         i8* <src>,
18021                                                                         i32 <len>,
18022                                                                         i32 <element_size>)
18023       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
18024                                                                         i8* <src>,
18025                                                                         i64 <len>,
18026                                                                         i32 <element_size>)
18028 Overview:
18029 """""""""
18031 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
18032 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
18033 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
18034 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
18035 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
18036 integer multiple of the ``element_size`` in size.
18038 Arguments:
18039 """"""""""
18041 The first three arguments are the same as they are in the
18042 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
18043 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
18044 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
18045 behaviour of the intrinsic is undefined.
18047 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
18048 greater than a target-specific atomic access size limit.
18050 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
18051 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
18052 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
18053 boundary.
18055 Semantics:
18056 """"""""""
18058 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
18059 of memory from the source location to the destination location. These locations
18060 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
18061 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
18062 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
18064 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
18065 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
18066 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
18067 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
18068 specified.
18070 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
18071 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
18072 destination.
18074 Lowering:
18075 """""""""
18077 In the most general case call to the
18078 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
18079 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
18080 actual element size.
18082 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
18084 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
18086 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
18087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18089 Syntax:
18090 """""""
18092 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
18093 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
18094 support all bit widths however.
18098       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
18099                                                                   i8 <value>,
18100                                                                   i32 <len>,
18101                                                                   i32 <element_size>)
18102       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
18103                                                                   i8 <value>,
18104                                                                   i64 <len>,
18105                                                                   i32 <element_size>)
18107 Overview:
18108 """""""""
18110 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
18111 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
18112 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
18113 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
18114 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
18116 Arguments:
18117 """"""""""
18119 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
18120 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
18121 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
18122 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
18124 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
18125 target-specific atomic access size limit.
18127 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
18128 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
18129 the destination pointer is aligned to that boundary.
18131 Semantics:
18132 """"""""""
18134 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
18135 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
18136 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
18137 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
18139 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
18140 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
18141 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
18142 when specified.
18144 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
18145 provided by a set of unordered stores to the destination.
18147 Lowering:
18148 """""""""
18150 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
18151 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
18152 is replaced with an actual element size.
18154 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.
18156 Objective-C ARC Runtime Intrinsics
18157 ----------------------------------
18159 LLVM provides intrinsics that lower to Objective-C ARC runtime entry points.
18160 LLVM is aware of the semantics of these functions, and optimizes based on that
18161 knowledge. You can read more about the details of Objective-C ARC `here
18162 <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html>`_.
18164 '``llvm.objc.autorelease``' Intrinsic
18165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18167 Syntax:
18168 """""""
18171       declare i8* @llvm.objc.autorelease(i8*)
18173 Lowering:
18174 """""""""
18176 Lowers to a call to `objc_autorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autorelease>`_.
18178 '``llvm.objc.autoreleasePoolPop``' Intrinsic
18179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18181 Syntax:
18182 """""""
18185       declare void @llvm.objc.autoreleasePoolPop(i8*)
18187 Lowering:
18188 """""""""
18190 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPop <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpop-void-pool>`_.
18192 '``llvm.objc.autoreleasePoolPush``' Intrinsic
18193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18195 Syntax:
18196 """""""
18199       declare i8* @llvm.objc.autoreleasePoolPush()
18201 Lowering:
18202 """""""""
18204 Lowers to a call to `objc_autoreleasePoolPush <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-autoreleasepoolpush-void>`_.
18206 '``llvm.objc.autoreleaseReturnValue``' Intrinsic
18207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18209 Syntax:
18210 """""""
18213       declare i8* @llvm.objc.autoreleaseReturnValue(i8*)
18215 Lowering:
18216 """""""""
18218 Lowers to a call to `objc_autoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-autoreleasereturnvalue>`_.
18220 '``llvm.objc.copyWeak``' Intrinsic
18221 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18223 Syntax:
18224 """""""
18227       declare void @llvm.objc.copyWeak(i8**, i8**)
18229 Lowering:
18230 """""""""
18232 Lowers to a call to `objc_copyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-copyweak-id-dest-id-src>`_.
18234 '``llvm.objc.destroyWeak``' Intrinsic
18235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18237 Syntax:
18238 """""""
18241       declare void @llvm.objc.destroyWeak(i8**)
18243 Lowering:
18244 """""""""
18246 Lowers to a call to `objc_destroyWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-destroyweak-id-object>`_.
18248 '``llvm.objc.initWeak``' Intrinsic
18249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18251 Syntax:
18252 """""""
18255       declare i8* @llvm.objc.initWeak(i8**, i8*)
18257 Lowering:
18258 """""""""
18260 Lowers to a call to `objc_initWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-initweak>`_.
18262 '``llvm.objc.loadWeak``' Intrinsic
18263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18265 Syntax:
18266 """""""
18269       declare i8* @llvm.objc.loadWeak(i8**)
18271 Lowering:
18272 """""""""
18274 Lowers to a call to `objc_loadWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweak>`_.
18276 '``llvm.objc.loadWeakRetained``' Intrinsic
18277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18279 Syntax:
18280 """""""
18283       declare i8* @llvm.objc.loadWeakRetained(i8**)
18285 Lowering:
18286 """""""""
18288 Lowers to a call to `objc_loadWeakRetained <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-loadweakretained>`_.
18290 '``llvm.objc.moveWeak``' Intrinsic
18291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18293 Syntax:
18294 """""""
18297       declare void @llvm.objc.moveWeak(i8**, i8**)
18299 Lowering:
18300 """""""""
18302 Lowers to a call to `objc_moveWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-moveweak-id-dest-id-src>`_.
18304 '``llvm.objc.release``' Intrinsic
18305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18307 Syntax:
18308 """""""
18311       declare void @llvm.objc.release(i8*)
18313 Lowering:
18314 """""""""
18316 Lowers to a call to `objc_release <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-release-id-value>`_.
18318 '``llvm.objc.retain``' Intrinsic
18319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18321 Syntax:
18322 """""""
18325       declare i8* @llvm.objc.retain(i8*)
18327 Lowering:
18328 """""""""
18330 Lowers to a call to `objc_retain <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retain>`_.
18332 '``llvm.objc.retainAutorelease``' Intrinsic
18333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18335 Syntax:
18336 """""""
18339       declare i8* @llvm.objc.retainAutorelease(i8*)
18341 Lowering:
18342 """""""""
18344 Lowers to a call to `objc_retainAutorelease <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautorelease>`_.
18346 '``llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue``' Intrinsic
18347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18349 Syntax:
18350 """""""
18353       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleaseReturnValue(i8*)
18355 Lowering:
18356 """""""""
18358 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleaseReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasereturnvalue>`_.
18360 '``llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue``' Intrinsic
18361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18363 Syntax:
18364 """""""
18367       declare i8* @llvm.objc.retainAutoreleasedReturnValue(i8*)
18369 Lowering:
18370 """""""""
18372 Lowers to a call to `objc_retainAutoreleasedReturnValue <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainautoreleasedreturnvalue>`_.
18374 '``llvm.objc.retainBlock``' Intrinsic
18375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18377 Syntax:
18378 """""""
18381       declare i8* @llvm.objc.retainBlock(i8*)
18383 Lowering:
18384 """""""""
18386 Lowers to a call to `objc_retainBlock <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-retainblock>`_.
18388 '``llvm.objc.storeStrong``' Intrinsic
18389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18391 Syntax:
18392 """""""
18395       declare void @llvm.objc.storeStrong(i8**, i8*)
18397 Lowering:
18398 """""""""
18400 Lowers to a call to `objc_storeStrong <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#void-objc-storestrong-id-object-id-value>`_.
18402 '``llvm.objc.storeWeak``' Intrinsic
18403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18405 Syntax:
18406 """""""
18409       declare i8* @llvm.objc.storeWeak(i8**, i8*)
18411 Lowering:
18412 """""""""
18414 Lowers to a call to `objc_storeWeak <https://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#arc-runtime-objc-storeweak>`_.
18416 Preserving Debug Information Intrinsics
18417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18419 These intrinsics are used to carry certain debuginfo together with
18420 IR-level operations. For example, it may be desirable to
18421 know the structure/union name and the original user-level field
18422 indices. Such information got lost in IR GetElementPtr instruction
18423 since the IR types are different from debugInfo types and unions
18424 are converted to structs in IR.
18426 '``llvm.preserve.array.access.index``' Intrinsic
18427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18429 Syntax:
18430 """""""
18433       declare <ret_type>
18434       @llvm.preserve.array.access.index.p0s_union.anons.p0a10s_union.anons(<type> base,
18435                                                                            i32 dim,
18436                                                                            i32 index)
18438 Overview:
18439 """""""""
18441 The '``llvm.preserve.array.access.index``' intrinsic returns the getelementptr address
18442 based on array base ``base``, array dimension ``dim`` and the last access index ``index``
18443 into the array. The return type ``ret_type`` is a pointer type to the array element.
18444 The array ``dim`` and ``index`` are preserved which is more robust than
18445 getelementptr instruction which may be subject to compiler transformation.
18446 The ``llvm.preserve.access.index`` type of metadata is attached to this call instruction
18447 to provide array or pointer debuginfo type.
18448 The metadata is a ``DICompositeType`` or ``DIDerivedType`` representing the
18449 debuginfo version of ``type``.
18451 Arguments:
18452 """"""""""
18454 The ``base`` is the array base address.  The ``dim`` is the array dimension.
18455 The ``base`` is a pointer if ``dim`` equals 0.
18456 The ``index`` is the last access index into the array or pointer.
18458 Semantics:
18459 """"""""""
18461 The '``llvm.preserve.array.access.index``' intrinsic produces the same result
18462 as a getelementptr with base ``base`` and access operands ``{dim's 0's, index}``.
18464 '``llvm.preserve.union.access.index``' Intrinsic
18465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18467 Syntax:
18468 """""""
18471       declare <type>
18472       @llvm.preserve.union.access.index.p0s_union.anons.p0s_union.anons(<type> base,
18473                                                                         i32 di_index)
18475 Overview:
18476 """""""""
18478 The '``llvm.preserve.union.access.index``' intrinsic carries the debuginfo field index
18479 ``di_index`` and returns the ``base`` address.
18480 The ``llvm.preserve.access.index`` type of metadata is attached to this call instruction
18481 to provide union debuginfo type.
18482 The metadata is a ``DICompositeType`` representing the debuginfo version of ``type``.
18483 The return type ``type`` is the same as the ``base`` type.
18485 Arguments:
18486 """"""""""
18488 The ``base`` is the union base address. The ``di_index`` is the field index in debuginfo.
18490 Semantics:
18491 """"""""""
18493 The '``llvm.preserve.union.access.index``' intrinsic returns the ``base`` address.
18495 '``llvm.preserve.struct.access.index``' Intrinsic
18496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
18498 Syntax:
18499 """""""
18502       declare <ret_type>
18503       @llvm.preserve.struct.access.index.p0i8.p0s_struct.anon.0s(<type> base,
18504                                                                  i32 gep_index,
18505                                                                  i32 di_index)
18507 Overview:
18508 """""""""
18510 The '``llvm.preserve.struct.access.index``' intrinsic returns the getelementptr address
18511 based on struct base ``base`` and IR struct member index ``gep_index``.
18512 The ``llvm.preserve.access.index`` type of metadata is attached to this call instruction
18513 to provide struct debuginfo type.
18514 The metadata is a ``DICompositeType`` representing the debuginfo version of ``type``.
18515 The return type ``ret_type`` is a pointer type to the structure member.
18517 Arguments:
18518 """"""""""
18520 The ``base`` is the structure base address. The ``gep_index`` is the struct member index
18521 based on IR structures. The ``di_index`` is the struct member index based on debuginfo.
18523 Semantics:
18524 """"""""""
18526 The '``llvm.preserve.struct.access.index``' intrinsic produces the same result
18527 as a getelementptr with base ``base`` and access operands ``{0, gep_index}``.