Added documentation to LangRef for the intrinsic llvm.ptr.annotation.* which for...
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
index d3bfddd0f77e085a221a0c1b973147515a6638cb..659f02afb96198ef08088758af7d303202af1bb7 100644 (file)
@@ -148,20 +148,20 @@ symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
 
 .. code-block:: llvm
 
-    ; Declare the string constant as a global constant. 
-    @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
+    ; Declare the string constant as a global constant.
+    @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
 
-    ; External declaration of the puts function 
-    declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
+    ; External declaration of the puts function
+    declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
 
     ; Definition of main function
-    define i32 @main() {   ; i32()*  
-      ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
+    define i32 @main() {   ; i32()*
+      ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
 
-      ; Call puts function to write out the string to stdout. 
+      ; Call puts function to write out the string to stdout.
       call i32 @puts(i8* %cast210)
-      ret i32 0 
+      ret i32 0
     }
 
     ; Named metadata
@@ -501,6 +501,14 @@ is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
 target supports it, it will emit globals to the section specified.
 
+By default, global initializers are optimized by assuming that global
+variables defined within the module are not modified from their
+initial values before the start of the global initializer.  This is
+true even for variables potentially accessible from outside the
+module, including those with external linkage or appearing in
+``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
+variable with ``externally_initialized``.
+
 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
@@ -712,6 +720,11 @@ Currently, only the following parameter attributes are defined:
     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
     attribute for return values.
+``nobuiltin``
+    This indicates that the callee function at a call site is not
+    recognized as a built-in function. LLVM will retain the original call
+    and not replace it with equivalent code based on the semantics of the
+    built-in function.
 
 .. _gc:
 
@@ -729,6 +742,36 @@ The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
 support the named garbage collection algorithm.
 
+.. _attrgrp:
+
+Attribute Groups
+----------------
+
+Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
+the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
+functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
+``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
+group will capture the important command line flags used to build that file.
+
+An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
+object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
+to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
+different groups are merged.
+
+Here is an example of attribute groups for a function that should always be
+inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
+
+.. code-block:: llvm
+
+   ; Target-independent attributes:
+   #0 = attributes { alwaysinline alignstack=4 }
+
+   ; Target-dependent attributes:
+   #1 = attributes { "no-sse" }
+
+   ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
+   define void @f() #0 #1 { ... }
+
 .. _fnattrs:
 
 Function Attributes
@@ -750,9 +793,6 @@ example:
     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
     define void @f() optsize { ... }
 
-``address_safety``
-    This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
-    for this function.
 ``alignstack(<n>)``
     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
@@ -774,6 +814,17 @@ example:
 ``naked``
     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
     function. This can have very system-specific consequences.
+``noduplicate``
+    This attribute indicates that calls to the function cannot be
+    duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
+    within its parent function, but may not be duplicated within
+    its parent function.
+
+    A function containing a ``noduplicate`` call may still
+    be an inlining candidate, provided that the call is not
+    duplicated by inlining. That implies that the function has
+    internal linkage and only has one call site, so the original
+    call is dead after inlining.
 ``noimplicitfloat``
     This attributes disables implicit floating point instructions.
 ``noinline``
@@ -819,6 +870,15 @@ example:
     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
     functions.
+``sanitize_address``
+    This attribute indicates that AddressSanitizer checks
+    (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
+``sanitize_memory``
+    This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
+    of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
+``sanitize_thread``
+    This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
+    (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
 ``ssp``
     This attribute indicates that the function should emit a stack
     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
@@ -866,17 +926,6 @@ example:
     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
     units.
-``noduplicate``
-    This attribute indicates that calls to the function cannot be
-    duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
-    within its parent function, but may not be duplicated within
-    its parent function.
-
-    A function containing a ``noduplicate`` call may still
-    be an inlining candidate, provided that the call is not
-    duplicated by inlining. That implies that the function has
-    internal linkage and only has one call site, so the original
-    call is dead after inlining.
 
 .. _moduleasm:
 
@@ -2175,7 +2224,7 @@ The following is the syntax for constant expressions:
     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
-    constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
+    constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
 ``inttoptr (CST to TYPE)``
@@ -2478,6 +2527,124 @@ Examples:
     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
 
+'``llvm.loop``'
+^^^^^^^^^^^^^^^
+
+It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
+loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
+in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
+guaranteed to be separate for each loop. The loop-level metadata is prefixed
+with ``llvm.loop``.
+
+The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
+itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
+during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
+to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
+The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
+constructs:
+
+.. code-block:: llvm
+
+    !0 = metadata !{ metadata !0 }
+    !1 = metadata !{ metadata !1 }
+
+
+'``llvm.loop.parallel``' Metadata
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+This loop metadata can be used to communicate that a loop should be considered
+a parallel loop. The semantics of parallel loops in this case is the one
+with the strongest cross-iteration instruction ordering freedom: the
+iterations in the loop can be considered completely independent of each
+other (also known as embarrassingly parallel loops).
+
+This metadata can originate from a programming language with parallel loop
+constructs. In such a case it is completely the programmer's responsibility
+to ensure the instructions from the different iterations of the loop can be
+executed in an arbitrary order, in parallel, or intertwined. No loop-carried
+dependency checking at all must be expected from the compiler.
+
+In order to fulfill the LLVM requirement for metadata to be safely ignored,
+it is important to ensure that a parallel loop is converted to
+a sequential loop in case an optimization (agnostic of the parallel loop
+semantics) converts the loop back to such. This happens when new memory
+accesses that do not fulfill the requirement of free ordering across iterations
+are added to the loop. Therefore, this metadata is required, but not
+sufficient, to consider the loop at hand a parallel loop. For a loop
+to be parallel,  all its memory accessing instructions need to be
+marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refer
+to the same loop identifier metadata that identify the loop at hand.
+
+'``llvm.mem``'
+^^^^^^^^^^^^^^^
+
+Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
+for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
+
+'``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+For a loop to be parallel, in addition to using
+the ``llvm.loop.parallel`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
+also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
+marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
+is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
+the loop, despite it possibly using the ``llvm.loop.parallel`` metadata,
+must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
+converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
+the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
+body.
+
+Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
+both ``llvm.loop.parallel`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
+metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
+
+.. code-block:: llvm
+
+   for.body:
+   ...
+   %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop.parallel !0
+
+   for.end:
+   ...
+   !0 = metadata !{ metadata !0 }
+
+It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
+memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
+the loop identifier metadata node directly:
+
+.. code-block:: llvm
+
+   outer.for.body:
+   ...
+
+   inner.for.body:
+   ...
+   %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop.parallel !1
+
+   inner.for.end:
+   ...
+   %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop.parallel !2
+
+   outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
+   ...
+   !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of parallel loop identifiers
+   !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner parallel loop
+   !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer parallel loop
+
+
 Module Flags Metadata
 =====================
 
@@ -2662,7 +2829,7 @@ For example, the following metadata section specifies two separate sets of
 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
 framework::
 
-    !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options", 
+    !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
        metadata !{
           metadata !{ metadata !"-lz" },
           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
@@ -3830,7 +3997,7 @@ Example:
       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
-      <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
+      <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF
       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
 
@@ -8175,6 +8342,46 @@ strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
 ignored by code generation and optimization.
 
+'``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+Syntax:
+"""""""
+
+This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
+pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
+the pointer. The identifier for the default address space is the integer
+'``0``'.
+
+::
+
+      declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
+      declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
+      declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
+      declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
+      declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
+
+Overview:
+"""""""""
+
+The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
+
+Arguments:
+""""""""""
+
+The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
+(result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
+third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
+last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
+
+Semantics:
+""""""""""
+
+This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
+strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
+for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
+generation and optimization.
+
 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^