652aeef2e20fb30f880db63b2737850f273dc0ec
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
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.
18
19 Introduction
20 ============
21
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.
31
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.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
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:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
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.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
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:
74
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 variables 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.
87
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.
94
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 ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
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 are
133    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
134    given a label name, then it will get number 0.
135
136 It also shows a convention that we follow in this document. When
137 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
138 that defines the type and name of value produced.
139
140 High Level Structure
141 ====================
142
143 Module Structure
144 ----------------
145
146 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
147 translation unit of the input programs. Each module consists of
148 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
149 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
150 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
151 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
152
153 .. code-block:: llvm
154
155     ; Declare the string constant as a global constant.
156     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
157
158     ; External declaration of the puts function
159     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
160
161     ; Definition of main function
162     define i32 @main() {   ; i32()*
163       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
164       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
165
166       ; Call puts function to write out the string to stdout.
167       call i32 @puts(i8* %cast210)
168       ret i32 0
169     }
170
171     ; Named metadata
172     !0 = metadata !{i32 42, null, metadata !"string"}
173     !foo = !{!0}
174
175 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
176 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
177 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
178 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
179
180 In general, a module is made up of a list of global values (where both
181 functions and global variables are global values). Global values are
182 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
183 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
184 following :ref:`linkage types <linkage>`.
185
186 .. _linkage:
187
188 Linkage Types
189 -------------
190
191 All Global Variables and Functions have one of the following types of
192 linkage:
193
194 ``private``
195     Global values with "``private``" linkage are only directly
196     accessible by objects in the current module. In particular, linking
197     code into a module with an private global value may cause the
198     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
199     symbol is private to the module, all references can be updated. This
200     doesn't show up in any symbol table in the object file.
201 ``internal``
202     Similar to private, but the value shows as a local symbol
203     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
204     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
205 ``available_externally``
206     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
207     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
208     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
209     of the definition of the global, which is known to be somewhere
210     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
211     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
212     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
213     not declarations.
214 ``linkonce``
215     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
216     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
217     some forms of inline functions, templates, or other code which must
218     be generated in each translation unit that uses it, but where the
219     body may be overridden with a more definitive definition later.
220     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
221     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
222     inline the body of this function into callers because it doesn't
223     know if this definition of the function is the definitive definition
224     within the program or whether it will be overridden by a stronger
225     definition. To enable inlining and other optimizations, use
226     "``linkonce_odr``" linkage.
227 ``weak``
228     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
229     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
230     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
231     in C source code.
232 ``common``
233     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
234     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
235     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
236     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
237     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
238     must have a zero initializer, and may not be marked
239     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
240     common linkage.
241
242 .. _linkage_appending:
243
244 ``appending``
245     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
246     pointer to array type. When two global variables with appending
247     linkage are linked together, the two global arrays are appended
248     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
249     system linker append together "sections" with identical names when
250     .o files are linked.
251 ``extern_weak``
252     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
253     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
254     instead of being an undefined reference.
255 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
256     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
257     functions with different semantics. Other languages, such as
258     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
259     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
260     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
261     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
262     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
263 ``external``
264     If none of the above identifiers are used, the global is externally
265     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
266     resolve external symbol references.
267
268 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
269 other than ``external`` or ``extern_weak``.
270
271 .. _callingconv:
272
273 Calling Conventions
274 -------------------
275
276 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
277 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
278 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
279 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
280 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
281 added in the future:
282
283 "``ccc``" - The C calling convention
284     This calling convention (the default if no other calling convention
285     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
286     convention supports varargs function calls and tolerates some
287     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
288     the function (as does normal C).
289 "``fastcc``" - The fast calling convention
290     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
291     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
292     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
293     code for the target, without having to conform to an externally
294     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
295     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
296     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
297     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
298     match the prototype of the function definition.
299 "``coldcc``" - The cold calling convention
300     This calling convention attempts to make code in the caller as
301     efficient as possible under the assumption that the call is not
302     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
303     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
304     This calling convention does not support varargs and requires the
305     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
306     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
307     calls for inlining.
308 "``cc 10``" - GHC convention
309     This calling convention has been implemented specifically for use by
310     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
311     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
312     by disabling callee save registers. This calling convention should
313     not be used lightly but only for specific situations such as an
314     alternative to the *register pinning* performance technique often
315     used when implementing functional programming languages. At the
316     moment only X86 supports this convention and it has the following
317     limitations:
318
319     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
320        floating point types are supported.
321     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
322        floating point parameters.
323
324     This calling convention supports `tail call
325     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
326     caller and callee are using it.
327 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
328     This calling convention has been implemented specifically for use by
329     the `High-Performance Erlang
330     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
331     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
332     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
333     registers for argument passing than the ordinary C calling
334     convention and defines no callee-saved registers. The calling
335     convention properly supports `tail call
336     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
337     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
338     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
339     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
340     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
341     bit).
342 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
343     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
344     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
345     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
346     platform's customary return register.
347 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
348     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
349     sequence in place of a call site. This convention forces the call
350     arguments into registers but allows them to be dynamcially
351     allocated. This can currently only be used with calls to
352     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
353     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
354 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
355     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
356     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
357     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
358     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
359     burden of saving and recovering a large register set before and after the
360     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
361     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
362     apply for values returned in callee-saved registers.
363
364     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
365       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
366       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
367
368     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
369     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
370     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
371     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
372     registers, which haven't already been saved by the caller. The
373     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
374     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
375     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
376     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
377     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
378     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
379
380     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
381     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
382     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
383     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
384     by other runtimes in the future too. The current implementation only
385     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
386     future.
387 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
388     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
389     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
390     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
391     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
392     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
393     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
394     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
395     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
396     returned in callee-saved registers.
397
398     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
399       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
400       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
401
402     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
403     that don't need to call out to any other functions.
404
405     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
406     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
407     experimental at this time.
408 "``cc <n>``" - Numbered convention
409     Any calling convention may be specified by number, allowing
410     target-specific calling conventions to be used. Target specific
411     calling conventions start at 64.
412
413 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
414 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
415 convention.
416
417 .. _visibilitystyles:
418
419 Visibility Styles
420 -----------------
421
422 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
423 styles:
424
425 "``default``" - Default style
426     On targets that use the ELF object file format, default visibility
427     means that the declaration is visible to other modules and, in
428     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
429     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
430     to other modules. Default visibility corresponds to "external
431     linkage" in the language.
432 "``hidden``" - Hidden style
433     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
434     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
435     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
436     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
437     library) can reference it directly.
438 "``protected``" - Protected style
439     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
440     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
441     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
442     cannot be overridden by another module.
443
444 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
445 visibility.
446
447 .. _dllstorageclass:
448
449 DLL Storage Classes
450 -------------------
451
452 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
453 DLL storage class:
454
455 ``dllimport``
456     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
457     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
458     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
459     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
460 ``dllexport``
461     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
462     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
463     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
464     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
465     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
466     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
467
468 .. _tls_model:
469
470 Thread Local Storage Models
471 ---------------------------
472
473 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
474 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
475 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
476 TLS model may be specified:
477
478 ``localdynamic``
479     For variables that are only used within the current shared library.
480 ``initialexec``
481     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
482 ``localexec``
483     For variables defined in the executable and only used within it.
484
485 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
486
487 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
488 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
489 more information on under which circumstances the different models may
490 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
491 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
492
493 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
494 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
495
496 .. _namedtypes:
497
498 Structure Types
499 ---------------
500
501 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
502 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
503 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
504 to forward declare a type that is not yet available.
505
506 An example of a identified structure specification is:
507
508 .. code-block:: llvm
509
510     %mytype = type { %mytype*, i32 }
511
512 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
513 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
514
515 .. _globalvars:
516
517 Global Variables
518 ----------------
519
520 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
521 instead of run-time.
522
523 Global variables definitions must be initialized.
524
525 Global variables in other translation units can also be declared, in which
526 case they don't have an initializer.
527
528 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
529 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
530
531 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
532 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
533 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
534 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
535 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
536 variable.
537
538 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
539 constant, even if the final definition of the global is not. This
540 capability can be used to enable slightly better optimization of the
541 program, but requires the language definition to guarantee that
542 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
543 units that do not include the definition.
544
545 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
546 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
547 always define a pointer to their "content" type because they describe a
548 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
549 pointers.
550
551 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
552 that the address is not significant, only the content. Constants marked
553 like this can be merged with other constants if they have the same
554 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
555 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
556 whose address is significant.
557
558 A global variable may be declared to reside in a target-specific
559 numbered address space. For targets that support them, address spaces
560 may affect how optimizations are performed and/or what target
561 instructions are used to access the variable. The default address space
562 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
563
564 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
565 target supports it, it will emit globals to the section specified.
566 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
567 support.
568
569 By default, global initializers are optimized by assuming that global
570 variables defined within the module are not modified from their
571 initial values before the start of the global initializer.  This is
572 true even for variables potentially accessible from outside the
573 module, including those with external linkage or appearing in
574 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
575 by marking the variable with ``externally_initialized``.
576
577 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
578 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
579 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
580 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
581 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
582 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
583 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
584 assume that the globals are densely packed in their section and try to
585 iterate over them as an array, alignment padding would break this
586 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
587
588 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
589
590 Variables and aliasaes can have a
591 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
592
593 Syntax::
594
595     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
596                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
597                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
598                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
599
600 For example, the following defines a global in a numbered address space
601 with an initializer, section, and alignment:
602
603 .. code-block:: llvm
604
605     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
606
607 The following example just declares a global variable
608
609 .. code-block:: llvm
610
611    @G = external global i32
612
613 The following example defines a thread-local global with the
614 ``initialexec`` TLS model:
615
616 .. code-block:: llvm
617
618     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
619
620 .. _functionstructure:
621
622 Functions
623 ---------
624
625 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
626 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
627 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
628 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
629 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
630 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
631 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
632 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
633 an optional section, an optional alignment,
634 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
635 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
636 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
637
638 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
639 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
640 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
641 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
642 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
643 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
644 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
645 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
646
647 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
648 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
649 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
650 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
651 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
652 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
653 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
654 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
655 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
656
657 The first basic block in a function is special in two ways: it is
658 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
659 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
660 the entry block of a function). Because the block can have no
661 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
662
663 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
664 target supports it, it will emit functions to the section specified.
665 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
666
667 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
668 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
669 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
670 is specified, the function is forced to have at least that much
671 alignment. All alignments must be a power of 2.
672
673 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
674 be significant and two identical functions can be merged.
675
676 Syntax::
677
678     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
679            [cconv] [ret attrs]
680            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
681            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat $<ComdatName>]
682            [align N] [gc] [prefix Constant] { ... }
683
684 .. _langref_aliases:
685
686 Aliases
687 -------
688
689 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
690 are just a new symbol and metadata for an existing position.
691
692 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
693 constant expression.
694
695 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
696 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
697 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
698
699 Syntax::
700
701     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
702
703 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
704 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
705 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
706
707 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
708 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
709 to the same content.
710
711 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
712 some can only be checked when producing an object file:
713
714 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
715   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
716
717 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
718   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
719   object file.
720
721 * No global value in the expression can be a declaration, since that
722   would require a relocation, which is not possible.
723
724 .. _langref_comdats:
725
726 Comdats
727 -------
728
729 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
730
731 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
732 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
733 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
734 aliasee computes to, if any.
735
736 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
737 choose between keys in two different object files.
738
739 Syntax::
740
741     $<Name> = comdat SelectionKind
742
743 The selection kind must be one of the following:
744
745 ``any``
746     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
747 ``exactmatch``
748     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
749     same data.
750 ``largest``
751     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
752 ``noduplicates``
753     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
754 ``samesize``
755     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
756     same amount of data.
757
758 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
759 ``any`` as a selection kind.
760
761 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
762 the COMDAT key's section is the largest:
763
764 .. code-block:: llvm
765
766    $foo = comdat largest
767    @foo = global i32 2, comdat $foo
768
769    define void @bar() comdat $foo {
770      ret void
771    }
772
773 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
774 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
775 and another COMDAT section with selection kind
776 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
777 section and contains the contents of the ``@baz`` symbol.
778
779 There are some restrictions on the properties of the global object.
780 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
781 targeting COFF.
782 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
783 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
784 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
785 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
786 if a collision occurs in the symbol table.
787
788 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
789 For example:
790
791 .. code-block:: llvm
792
793    $foo = comdat any
794    $bar = comdat any
795    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat $foo
796    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat $bar
797
798 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
799 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
800 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
801 sections.
802
803 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
804 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
805 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
806
807 .. _namedmetadatastructure:
808
809 Named Metadata
810 --------------
811
812 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
813 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
814 operands for a named metadata.
815
816 Syntax::
817
818     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
819     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
820     !1 = metadata !{metadata !"one"}
821     !2 = metadata !{metadata !"two"}
822     ; A named metadata.
823     !name = !{!0, !1, !2}
824
825 .. _paramattrs:
826
827 Parameter Attributes
828 --------------------
829
830 The return type and each parameter of a function type may have a set of
831 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
832 used to communicate additional information about the result or
833 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
834 of the function, not of the function type, so functions with different
835 parameter attributes can have the same function type.
836
837 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
838 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
839 For example:
840
841 .. code-block:: llvm
842
843     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
844     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
845     declare signext i8 @returns_signed_char()
846
847 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
848 ``readonly``) come immediately after the argument list.
849
850 Currently, only the following parameter attributes are defined:
851
852 ``zeroext``
853     This indicates to the code generator that the parameter or return
854     value should be zero-extended to the extent required by the target's
855     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
856     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
857 ``signext``
858     This indicates to the code generator that the parameter or return
859     value should be sign-extended to the extent required by the target's
860     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
861     the callee (for a return value).
862 ``inreg``
863     This indicates that this parameter or return value should be treated
864     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
865     a function call or return (usually, by putting it in a register as
866     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
867     two different kinds of registers). Use of this attribute is
868     target-specific.
869 ``byval``
870     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
871     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
872     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
873     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
874     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
875     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
876     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
877     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
878     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
879     values.
880
881     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
882     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
883     form and the known alignment of the pointer specified to the call
884     site. If the alignment is not specified, then the code generator
885     makes a target-specific assumption.
886
887 .. _attr_inalloca:
888
889 ``inalloca``
890
891     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
892     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
893     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
894     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
895     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
896     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
897
898     An argument allocation may be used by a call at most once because
899     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
900     used in conjunction with other attributes that affect argument
901     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
902     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
903     large aggregate return values, which means that frontend authors
904     must lower them with ``sret`` pointers.
905
906     When the call site is reached, the argument allocation must have
907     been the most recent stack allocation that is still live, or the
908     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
909     space after an argument allocation and before its call site, but it
910     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
911     <int_stackrestore>`.
912
913     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
914     attribute.
915
916 ``sret``
917     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
918     structure that is the return value of the function in the source
919     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
920     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
921     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
922     the first parameter. This is not a valid attribute for return
923     values.
924
925 ``align <n>``
926     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
927     have the specified alignment.
928
929     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
930     ``byval`` attribute.
931
932 .. _noalias:
933
934 ``noalias``
935     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
936     the argument or return value do not alias pointer values that are
937     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
938     call to the parent function, dependencies between memory references
939     from before or after the call and from those during the call are
940     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
941     value used in that call. The caller shares the responsibility with
942     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
943     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
944     analysis <Must, May, or No>`.
945
946     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
947     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
948     though it is slightly weaker.
949
950     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
951     while LLVM's ``noalias`` is.
952 ``nocapture``
953     This indicates that the callee does not make any copies of the
954     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
955     attribute for return values.
956
957 .. _nest:
958
959 ``nest``
960     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
961     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
962     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
963
964 ``returned``
965     This indicates that the function always returns the argument as its return
966     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
967     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
968     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
969     the callee. The parameter and the function return type must be valid
970     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
971     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
972
973 ``nonnull``
974     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
975     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
976     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
977     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
978     is non-null.
979
980 ``dereferenceable(<n>)``
981     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
982     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
983     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
984     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
985     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
986     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
987     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
988     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
989     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
990
991 .. _gc:
992
993 Garbage Collector Names
994 -----------------------
995
996 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
997 string:
998
999 .. code-block:: llvm
1000
1001     define void @f() gc "name" { ... }
1002
1003 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1004 collector will cause the compiler to alter its output in order to
1005 support the named garbage collection algorithm.
1006
1007 .. _prefixdata:
1008
1009 Prefix Data
1010 -----------
1011
1012 Prefix data is data associated with a function which the code generator
1013 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
1014 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
1015 specific functions and make it available through the function pointer while
1016 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
1017 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
1018 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
1019 of the prefix data.
1020
1021 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
1022 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1023 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1024 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1025 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
1026 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1027 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
1028 makes the format of the prefix data highly target dependent.
1029
1030 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1031 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
1032 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
1033 of the prefix data.
1034
1035 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1036 which encodes the ``nop`` instruction:
1037
1038 .. code-block:: llvm
1039
1040     define void @f() prefix i8 144 { ... }
1041
1042 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
1043 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
1044 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1045
1046 .. code-block:: llvm
1047
1048     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1049
1050     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1051
1052 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1053 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1054 optimizers but will not be emitted in the object file.
1055
1056 .. _attrgrp:
1057
1058 Attribute Groups
1059 ----------------
1060
1061 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1062 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1063 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1064 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1065 group will capture the important command line flags used to build that file.
1066
1067 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1068 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1069 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1070 different groups are merged.
1071
1072 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1073 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1074
1075 .. code-block:: llvm
1076
1077    ; Target-independent attributes:
1078    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1079
1080    ; Target-dependent attributes:
1081    attributes #1 = { "no-sse" }
1082
1083    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1084    define void @f() #0 #1 { ... }
1085
1086 .. _fnattrs:
1087
1088 Function Attributes
1089 -------------------
1090
1091 Function attributes are set to communicate additional information about
1092 a function. Function attributes are considered to be part of the
1093 function, not of the function type, so functions with different function
1094 attributes can have the same function type.
1095
1096 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1097 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1098 example:
1099
1100 .. code-block:: llvm
1101
1102     define void @f() noinline { ... }
1103     define void @f() alwaysinline { ... }
1104     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1105     define void @f() optsize { ... }
1106
1107 ``alignstack(<n>)``
1108     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1109     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1110     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1111     parentheses.
1112 ``alwaysinline``
1113     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1114     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1115     inlining size threshold for this caller.
1116 ``builtin``
1117     This indicates that the callee function at a call site should be
1118     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1119     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1120     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1121     attribute.
1122 ``cold``
1123     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1124     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1125     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1126     weight.
1127 ``inlinehint``
1128     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1129     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1130     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1131     inliner.
1132 ``jumptable``
1133     This attribute indicates that the function should be added to a
1134     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1135     references to this function should be replaced with a reference to the
1136     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1137     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1138     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1139     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1140 ``minsize``
1141     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1142     passes make choices that keep the code size of this function as small
1143     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1144     performance in order to minimize the size of the generated code.
1145 ``naked``
1146     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1147     function. This can have very system-specific consequences.
1148 ``nobuiltin``
1149     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1150     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1151     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1152     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1153     and on function declarations and definitions.
1154 ``noduplicate``
1155     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1156     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1157     within its parent function, but may not be duplicated within
1158     its parent function.
1159
1160     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1161     be an inlining candidate, provided that the call is not
1162     duplicated by inlining. That implies that the function has
1163     internal linkage and only has one call site, so the original
1164     call is dead after inlining.
1165 ``noimplicitfloat``
1166     This attributes disables implicit floating point instructions.
1167 ``noinline``
1168     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1169     function in any situation. This attribute may not be used together
1170     with the ``alwaysinline`` attribute.
1171 ``nonlazybind``
1172     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1173     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1174     startup time if the function is not called during program startup.
1175 ``noredzone``
1176     This attribute indicates that the code generator should not use a
1177     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1178 ``noreturn``
1179     This function attribute indicates that the function never returns
1180     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1181     function ever does dynamically return.
1182 ``nounwind``
1183     This function attribute indicates that the function never returns
1184     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1185     unwind, its runtime behavior is undefined.
1186 ``optnone``
1187     This function attribute indicates that the function is not optimized
1188     by any optimization or code generator passes with the
1189     exception of interprocedural optimization passes.
1190     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1191     attribute; this attribute is also incompatible
1192     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1193
1194     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1195     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1196     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1197     candidates for inlining into the body of this function.
1198 ``optsize``
1199     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1200     passes make choices that keep the code size of this function low,
1201     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1202     long as they do not significantly impact runtime performance.
1203 ``readnone``
1204     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1205     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1206     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1207     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1208     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1209     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1210     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1211     the ``C++`` exception throwing methods.
1212
1213     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1214     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1215     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1216 ``readonly``
1217     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1218     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1219     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1220     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1221     state that may be set in the caller. A readonly function always
1222     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1223     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1224     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1225     methods.
1226
1227     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1228     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1229     the pointer points to.
1230 ``returns_twice``
1231     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1232     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1233     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1234     functions.
1235 ``sanitize_address``
1236     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1237     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1238 ``sanitize_memory``
1239     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1240     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1241 ``sanitize_thread``
1242     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1243     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1244 ``ssp``
1245     This attribute indicates that the function should emit a stack
1246     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1247     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1248     return from the function to see if it has been overwritten. A
1249     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1250     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1251
1252     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1253     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1254     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1255       ``ssp-buffer-size``.
1256
1257     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1258     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1259
1260     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1261     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1262     function will have an ``ssp`` attribute.
1263 ``sspreq``
1264     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1265     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1266     attribute.
1267
1268     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1269     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1270     The specific layout rules are:
1271
1272     #. Large arrays and structures containing large arrays
1273        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1274     #. Small arrays and structures containing small arrays
1275        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1276     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1277        protector.
1278
1279     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1280     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1281     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1282     an ``sspreq`` attribute.
1283 ``sspstrong``
1284     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1285     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1286     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1287     will enable protectors for functions with:
1288
1289     - Arrays of any size and type
1290     - Aggregates containing an array of any size and type.
1291     - Calls to alloca().
1292     - Local variables that have had their address taken.
1293
1294     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1295     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1296     The specific layout rules are:
1297
1298     #. Large arrays and structures containing large arrays
1299        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1300     #. Small arrays and structures containing small arrays
1301        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1302     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1303        protector.
1304
1305     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1306
1307     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1308     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1309     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1310 ``uwtable``
1311     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1312     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1313     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1314     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1315     units.
1316
1317 .. _moduleasm:
1318
1319 Module-Level Inline Assembly
1320 ----------------------------
1321
1322 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1323 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1324 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1325 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1326
1327 .. code-block:: llvm
1328
1329     module asm "inline asm code goes here"
1330     module asm "more can go here"
1331
1332 The strings can contain any character by escaping non-printable
1333 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1334 two digit hex code for the number.
1335
1336 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1337 assembly code is generated.
1338
1339 .. _langref_datalayout:
1340
1341 Data Layout
1342 -----------
1343
1344 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1345 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1346 simply:
1347
1348 .. code-block:: llvm
1349
1350     target datalayout = "layout specification"
1351
1352 The *layout specification* consists of a list of specifications
1353 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1354 with a letter and may include other information after the letter to
1355 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1356 as follows:
1357
1358 ``E``
1359     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1360     the bits with the most significance have the lowest address
1361     location.
1362 ``e``
1363     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1364     is, the bits with the least significance have the lowest address
1365     location.
1366 ``S<size>``
1367     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1368     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1369     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1370     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1371     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1372     alignment promotions.
1373 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1374     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1375     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1376     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1377     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1378     in the range [1,2^23).
1379 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1380     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1381     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1382 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1383     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1384     ``<size>``.
1385 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1386     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1387     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1388     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1389     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1390     targets.
1391 ``a:<abi>:<pref>``
1392     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1393 ``m:<mangling>``
1394     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1395     options are
1396
1397     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1398     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1399     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1400       symbols get a ``_`` prefix.
1401     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1402       functions also get a suffix based on the frame size.
1403 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1404     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1405     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1406     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1407     this set are considered to support most general arithmetic operations
1408     efficiently.
1409
1410 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1411 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1412 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1413
1414 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1415 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1416 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1417 specifications are given in this list:
1418
1419 -  ``E`` - big endian
1420 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1421 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1422    same as the default address space.
1423 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1424 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1425 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1426 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1427 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1428 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1429    alignment of 64-bits
1430 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1431 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1432 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1433 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1434 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1435 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1436 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1437
1438 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1439 following rules:
1440
1441 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1442    that specification is used.
1443 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1444    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1445    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1446    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1447    given the default specifications above, the i7 type will use the
1448    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1449    alignment of i64 (largest specified).
1450 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1451    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1452    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1453    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1454
1455 The function of the data layout string may not be what you expect.
1456 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1457 the code generator should use.
1458
1459 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1460 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1461 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1462 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1463 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1464 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1465 that require precise layout information, but this also prevents those
1466 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1467
1468 .. _langref_triple:
1469
1470 Target Triple
1471 -------------
1472
1473 A module may specify a target triple string that describes the target
1474 host. The syntax for the target triple is simply:
1475
1476 .. code-block:: llvm
1477
1478     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1479
1480 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1481 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1482
1483 ::
1484
1485     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1486     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1487
1488 This information is passed along to the backend so that it generates
1489 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1490 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1491
1492 .. _pointeraliasing:
1493
1494 Pointer Aliasing Rules
1495 ----------------------
1496
1497 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1498 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1499 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1500 to the following rules:
1501
1502 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1503    value it is *based* on.
1504 -  An address of a global variable is associated with the address range
1505    of the variable's storage.
1506 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1507    address range of the allocated storage.
1508 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1509    address.
1510 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1511    a function not defined within LLVM may be associated with address
1512    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1513    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1514    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1515
1516 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1517 following rules:
1518
1519 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1520    on the first operand of the ``getelementptr``.
1521 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1522    ``bitcast``.
1523 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1524    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1525    the pointer's value.
1526 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1527
1528 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1529 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1530
1531 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1532 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1533 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1534 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1535 alignment of the store.
1536
1537 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1538 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1539 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1540 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1541 alias analysis.
1542
1543 .. _volatile:
1544
1545 Volatile Memory Accesses
1546 ------------------------
1547
1548 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1549 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1550 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1551 volatile operations or change their order of execution relative to other
1552 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1553 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1554 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1555
1556 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1557 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1558 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1559 target-legal volatile load/store instructions.
1560
1561 .. admonition:: Rationale
1562
1563  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1564  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1565  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1566  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1567  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1568  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1569  do not violate the frontend's contract with the language.
1570
1571 .. _memmodel:
1572
1573 Memory Model for Concurrent Operations
1574 --------------------------------------
1575
1576 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1577 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1578 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1579 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1580
1581 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1582
1583 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1584 that
1585
1586 -  Is a superset of single-thread program order, and
1587 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1588    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1589    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1590    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1591    Constraints <ordering>`).
1592
1593 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1594 between a thread and signals executing inside that thread.
1595
1596 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1597 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1598 (defined) write operations (store instructions, atomic
1599 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1600 section, initialized globals are considered to have a write of the
1601 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1602 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1603 may see any write to the same byte, except:
1604
1605 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1606    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1607    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1608 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1609    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1610
1611 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1612
1613 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1614    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1615    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1616    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1617    synchronization.)
1618 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1619    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1620 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1621    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1622 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1623    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1624    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1625    constraints on how the choice is made.
1626 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1627
1628 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1629 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1630 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1631 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1632 than one instruction to read the series of bytes.
1633
1634 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1635 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1636 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1637 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1638 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1639 from an address, introducing a store can change a load that may see
1640 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1641
1642 .. _ordering:
1643
1644 Atomic Memory Ordering Constraints
1645 ----------------------------------
1646
1647 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1648 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1649 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1650 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1651 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1652 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1653 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1654 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1655 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1656 differently since they don't take an address. See that instruction's
1657 documentation for details.
1658
1659 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1660 :doc:`Atomics`.
1661
1662 ``unordered``
1663     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1664     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1665     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1666     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1667     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1668     to make them atomic in any interesting way.
1669 ``monotonic``
1670     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1671     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1672     address. All modification orders must be compatible with the
1673     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1674     orders can be combined to a global total order for the whole program
1675     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1676     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1677     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1678     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1679     happens before another atomic read of the same address, the later
1680     read must see the same value or a later value in the address's
1681     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1682     stronger) operations on the same address. If an address is written
1683     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1684     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1685     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1686     ``memory_order_relaxed``.
1687 ``acquire``
1688     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1689     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1690     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1691 ``release``
1692     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1693     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1694     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1695     complete description; see the C++0x definition of a release
1696     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1697     ``memory_order_release``.
1698 ``acq_rel`` (acquire+release)
1699     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1700     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1701 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1702     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1703     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1704     writes), there is a global total order on all
1705     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1706     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1707     modification orders of all the affected addresses. Each
1708     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1709     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1710     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1711
1712 .. _singlethread:
1713
1714 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1715 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1716 other operations running in the same thread (for example, in signal
1717 handlers).
1718
1719 .. _fastmath:
1720
1721 Fast-Math Flags
1722 ---------------
1723
1724 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1725 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1726 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1727 otherwise unsafe floating point operations
1728
1729 ``nnan``
1730    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1731    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1732    NaNs, but the value of the result is undefined.
1733
1734 ``ninf``
1735    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1736    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1737    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1738
1739 ``nsz``
1740    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1741    argument or result as insignificant.
1742
1743 ``arcp``
1744    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1745    argument rather than perform division.
1746
1747 ``fast``
1748    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1749    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1750    flag implies all the others.
1751
1752 .. _uselistorder:
1753
1754 Use-list Order Directives
1755 -------------------------
1756
1757 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1758 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1759 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1760 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1761
1762 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1763 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1764 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1765
1766 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1767 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1768 function's scope.
1769
1770 :Syntax:
1771
1772 ::
1773
1774     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1775     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1776
1777 :Examples:
1778
1779 ::
1780
1781     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1782     entry:
1783       ; ... instructions ...
1784     bb:
1785       ; ... instructions ...
1786
1787       ; At function scope.
1788       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1789       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1790     }
1791
1792     ; At global scope.
1793     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1794     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1795     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1796     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1797
1798 .. _typesystem:
1799
1800 Type System
1801 ===========
1802
1803 The LLVM type system is one of the most important features of the
1804 intermediate representation. Being typed enables a number of
1805 optimizations to be performed on the intermediate representation
1806 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1807 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1808 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1809 not feasible to perform on normal three address code representations.
1810
1811 .. _t_void:
1812
1813 Void Type
1814 ---------
1815
1816 :Overview:
1817
1818
1819 The void type does not represent any value and has no size.
1820
1821 :Syntax:
1822
1823
1824 ::
1825
1826       void
1827
1828
1829 .. _t_function:
1830
1831 Function Type
1832 -------------
1833
1834 :Overview:
1835
1836
1837 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1838 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1839 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1840 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1841
1842 :Syntax:
1843
1844 ::
1845
1846       <returntype> (<parameter list>)
1847
1848 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1849 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1850 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1851 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1852 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1853 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1854
1855 :Examples:
1856
1857 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1858 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1859 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1860 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1861 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1862 | ``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. |
1863 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1864 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1865 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1866
1867 .. _t_firstclass:
1868
1869 First Class Types
1870 -----------------
1871
1872 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1873 Values of these types are the only ones which can be produced by
1874 instructions.
1875
1876 .. _t_single_value:
1877
1878 Single Value Types
1879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1880
1881 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1882
1883 .. _t_integer:
1884
1885 Integer Type
1886 """"""""""""
1887
1888 :Overview:
1889
1890 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1891 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1892 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1893
1894 :Syntax:
1895
1896 ::
1897
1898       iN
1899
1900 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1901 value.
1902
1903 Examples:
1904 *********
1905
1906 +----------------+------------------------------------------------+
1907 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1908 +----------------+------------------------------------------------+
1909 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1910 +----------------+------------------------------------------------+
1911 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1912 +----------------+------------------------------------------------+
1913
1914 .. _t_floating:
1915
1916 Floating Point Types
1917 """"""""""""""""""""
1918
1919 .. list-table::
1920    :header-rows: 1
1921
1922    * - Type
1923      - Description
1924
1925    * - ``half``
1926      - 16-bit floating point value
1927
1928    * - ``float``
1929      - 32-bit floating point value
1930
1931    * - ``double``
1932      - 64-bit floating point value
1933
1934    * - ``fp128``
1935      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1936
1937    * - ``x86_fp80``
1938      -  80-bit floating point value (X87)
1939
1940    * - ``ppc_fp128``
1941      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1942
1943 X86_mmx Type
1944 """"""""""""
1945
1946 :Overview:
1947
1948 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1949 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1950 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1951 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1952 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1953 of this type.
1954
1955 :Syntax:
1956
1957 ::
1958
1959       x86_mmx
1960
1961
1962 .. _t_pointer:
1963
1964 Pointer Type
1965 """"""""""""
1966
1967 :Overview:
1968
1969 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1970 commonly used to reference objects in memory.
1971
1972 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1973 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1974 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1975 are target-specific.
1976
1977 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1978 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1979
1980 :Syntax:
1981
1982 ::
1983
1984       <type> *
1985
1986 :Examples:
1987
1988 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1989 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1990 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1991 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1992 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1993 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1994 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1995
1996 .. _t_vector:
1997
1998 Vector Type
1999 """""""""""
2000
2001 :Overview:
2002
2003 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2004 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2005 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2006 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2007 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2008
2009 :Syntax:
2010
2011 ::
2012
2013       < <# elements> x <elementtype> >
2014
2015 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2016 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2017 of size zero are not allowed.
2018
2019 :Examples:
2020
2021 +-------------------+--------------------------------------------------+
2022 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2023 +-------------------+--------------------------------------------------+
2024 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2025 +-------------------+--------------------------------------------------+
2026 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2027 +-------------------+--------------------------------------------------+
2028 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2029 +-------------------+--------------------------------------------------+
2030
2031 .. _t_label:
2032
2033 Label Type
2034 ^^^^^^^^^^
2035
2036 :Overview:
2037
2038 The label type represents code labels.
2039
2040 :Syntax:
2041
2042 ::
2043
2044       label
2045
2046 .. _t_metadata:
2047
2048 Metadata Type
2049 ^^^^^^^^^^^^^
2050
2051 :Overview:
2052
2053 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2054 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2055
2056 :Syntax:
2057
2058 ::
2059
2060       metadata
2061
2062 .. _t_aggregate:
2063
2064 Aggregate Types
2065 ^^^^^^^^^^^^^^^
2066
2067 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2068 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2069 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2070 aggregate types.
2071
2072 .. _t_array:
2073
2074 Array Type
2075 """"""""""
2076
2077 :Overview:
2078
2079 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2080 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2081 elements) and an underlying data type.
2082
2083 :Syntax:
2084
2085 ::
2086
2087       [<# elements> x <elementtype>]
2088
2089 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2090 be any type with a size.
2091
2092 :Examples:
2093
2094 +------------------+--------------------------------------+
2095 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2096 +------------------+--------------------------------------+
2097 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2098 +------------------+--------------------------------------+
2099 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2100 +------------------+--------------------------------------+
2101
2102 Here are some examples of multidimensional arrays:
2103
2104 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2105 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2106 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2107 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2108 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2109 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2110 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2111
2112 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2113 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2114 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2115 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2116 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2117 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2118 example.
2119
2120 .. _t_struct:
2121
2122 Structure Type
2123 """"""""""""""
2124
2125 :Overview:
2126
2127 The structure type is used to represent a collection of data members
2128 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2129 a size.
2130
2131 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2132 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2133 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2134 '``insertvalue``' instructions.
2135
2136 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2137 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2138 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2139 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2140 required to match what the underlying code generator expects.
2141
2142 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2143 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2144 identified types are always defined at the top level with a name.
2145 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2146 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2147 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2148
2149 :Syntax:
2150
2151 ::
2152
2153       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2154       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2155
2156 :Examples:
2157
2158 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2159 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2160 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2161 | ``{ 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``.  |
2162 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2163 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2164 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2165
2166 .. _t_opaque:
2167
2168 Opaque Structure Types
2169 """"""""""""""""""""""
2170
2171 :Overview:
2172
2173 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2174 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2175 notion of a forward declared structure.
2176
2177 :Syntax:
2178
2179 ::
2180
2181       %X = type opaque
2182       %52 = type opaque
2183
2184 :Examples:
2185
2186 +--------------+-------------------+
2187 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2188 +--------------+-------------------+
2189
2190 .. _constants:
2191
2192 Constants
2193 =========
2194
2195 LLVM has several different basic types of constants. This section
2196 describes them all and their syntax.
2197
2198 Simple Constants
2199 ----------------
2200
2201 **Boolean constants**
2202     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2203     of the ``i1`` type.
2204 **Integer constants**
2205     Standard integers (such as '4') are constants of the
2206     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2207     integer types.
2208 **Floating point constants**
2209     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2210     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2211     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2212     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2213     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2214     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2215     point <t_floating>` type.
2216 **Null pointer constants**
2217     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2218     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2219
2220 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2221 floating point constants. For example, the form
2222 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2223 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2224 constants are required (and the only time that they are generated by the
2225 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2226 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2227 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2228 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2229 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2230
2231 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2232 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2233 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2234 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2235 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2236 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2237 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2238 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2239 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2240 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2241 will only work if they match the long double format on your target.
2242 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2243 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2244 (sign bit at the left).
2245
2246 There are no constants of type x86_mmx.
2247
2248 .. _complexconstants:
2249
2250 Complex Constants
2251 -----------------
2252
2253 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2254 constants and smaller complex constants.
2255
2256 **Structure constants**
2257     Structure constants are represented with notation similar to
2258     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2259     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2260     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2261     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2262     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2263     must match those specified by the type.
2264 **Array constants**
2265     Array constants are represented with notation similar to array type
2266     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2267     square brackets (``[]``)). For example:
2268     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2269     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2270     match those specified by the type.
2271 **Vector constants**
2272     Vector constants are represented with notation similar to vector
2273     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2274     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2275     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2276     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2277     elements must match those specified by the type.
2278 **Zero initialization**
2279     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2280     value to zero of *any* type, including scalar and
2281     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2282     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2283     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2284 **Metadata node**
2285     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2286     type <t_metadata>`. For example:
2287     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2288     constants that are meant to be interpreted as part of the
2289     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2290     information such as debug info.
2291
2292 Global Variable and Function Addresses
2293 --------------------------------------
2294
2295 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2296 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2297 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2298 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2299 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2300 file:
2301
2302 .. code-block:: llvm
2303
2304     @X = global i32 17
2305     @Y = global i32 42
2306     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2307
2308 .. _undefvalues:
2309
2310 Undefined Values
2311 ----------------
2312
2313 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2314 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2315 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2316 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2317
2318 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2319 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2320 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2321 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2322
2323 .. code-block:: llvm
2324
2325       %A = add %X, undef
2326       %B = sub %X, undef
2327       %C = xor %X, undef
2328     Safe:
2329       %A = undef
2330       %B = undef
2331       %C = undef
2332
2333 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2334 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2335
2336 .. code-block:: llvm
2337
2338       %A = or %X, undef
2339       %B = and %X, undef
2340     Safe:
2341       %A = -1
2342       %B = 0
2343     Unsafe:
2344       %A = undef
2345       %B = undef
2346
2347 These logical operations have bits that are not always affected by the
2348 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2349 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2350 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2351 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2352 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2353 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2354 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2355 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2356
2357 .. code-block:: llvm
2358
2359       %A = select undef, %X, %Y
2360       %B = select undef, 42, %Y
2361       %C = select %X, %Y, undef
2362     Safe:
2363       %A = %X     (or %Y)
2364       %B = 42     (or %Y)
2365       %C = %Y
2366     Unsafe:
2367       %A = undef
2368       %B = undef
2369       %C = undef
2370
2371 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2372 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2373 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2374 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2375 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2376 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2377 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2378
2379 .. code-block:: llvm
2380
2381       %A = xor undef, undef
2382
2383       %B = undef
2384       %C = xor %B, %B
2385
2386       %D = undef
2387       %E = icmp lt %D, 4
2388       %F = icmp gte %D, 4
2389
2390     Safe:
2391       %A = undef
2392       %B = undef
2393       %C = undef
2394       %D = undef
2395       %E = undef
2396       %F = undef
2397
2398 This example points out that two '``undef``' operands are not
2399 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2400 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2401 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2402 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2403 its value over its "live range". This is true because the variable
2404 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2405 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2406 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2407 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2408 uses with" concept would not hold.
2409
2410 .. code-block:: llvm
2411
2412       %A = fdiv undef, %X
2413       %B = fdiv %X, undef
2414     Safe:
2415       %A = undef
2416     b: unreachable
2417
2418 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2419 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2420 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2421 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2422 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2423 However, in the second example, we can make a more aggressive
2424 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2425 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2426 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2427 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2428 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2429 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2430
2431 .. code-block:: llvm
2432
2433     a:  store undef -> %X
2434     b:  store %X -> undef
2435     Safe:
2436     a: <deleted>
2437     b: unreachable
2438
2439 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2440 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2441 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2442 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2443 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2444
2445 .. _poisonvalues:
2446
2447 Poison Values
2448 -------------
2449
2450 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2451 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2452 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2453 that results in undefined behavior.
2454
2455 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2456 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2457 the ``nsw`` flag.
2458
2459 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2460
2461 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2462 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2463    their dynamic predecessor basic block.
2464 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2465    in the dynamic callers of their functions.
2466 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2467    instructions that dynamically transfer control back to them.
2468 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2469    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2470    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2471 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2472    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2473    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2474    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2475 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2476    most recent preceding instruction with externally visible side
2477    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2478    operations <volatile>`.)
2479 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2480    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2481    multiple successors and the instruction is always executed when
2482    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2483    when control is transferred to another.
2484 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2485    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2486    be different if the terminator had transferred control to a different
2487    successor.
2488 -  Dependence is transitive.
2489
2490 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2491 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2492 on a poison value has undefined behavior.
2493
2494 Here are some examples:
2495
2496 .. code-block:: llvm
2497
2498     entry:
2499       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2500       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2501       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2502       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2503
2504       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2505       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2506
2507       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2508
2509       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2510       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2511       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2512       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2513
2514       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2515       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2516
2517     true:
2518       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2519                                            ; it has undefined behavior.
2520       br label %end
2521
2522     end:
2523       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2524                                            ; Both edges into this PHI are
2525                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2526                                            ; always results in a poison value.
2527
2528       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2529                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2530                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2531
2532       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2533                                            ; The same branch again, but this time the
2534                                            ; true block doesn't have side effects.
2535
2536     second_true:
2537       ; No side effects!
2538       ret void
2539
2540     second_end:
2541       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2542                                            ; on the store in %end. Also, it is
2543                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2544                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2545                                            ; behavior in this example).
2546
2547 .. _blockaddress:
2548
2549 Addresses of Basic Blocks
2550 -------------------------
2551
2552 ``blockaddress(@function, %block)``
2553
2554 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2555 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2556 Taking the address of the entry block is illegal.
2557
2558 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2559 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2560 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2561 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2562 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2563 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2564 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2565 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2566 instruction.
2567
2568 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2569 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2570
2571 .. _constantexprs:
2572
2573 Constant Expressions
2574 --------------------
2575
2576 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2577 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2578 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2579 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2580 The following is the syntax for constant expressions:
2581
2582 ``trunc (CST to TYPE)``
2583     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2584     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2585 ``zext (CST to TYPE)``
2586     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2587     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2588 ``sext (CST to TYPE)``
2589     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2590     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2591 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2592     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2593     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2594     must be floating point.
2595 ``fpext (CST to TYPE)``
2596     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2597     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2598     floating point.
2599 ``fptoui (CST to TYPE)``
2600     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2601     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2602     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2603     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2604     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2605 ``fptosi (CST to TYPE)``
2606     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2607     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2608     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2609     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2610     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2611 ``uitofp (CST to TYPE)``
2612     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2613     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2614     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2615     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2616     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2617 ``sitofp (CST to TYPE)``
2618     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2619     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2620     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2621     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2622     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2623 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2624     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2625     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2626     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2627     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2628 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2629     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2630     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2631     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2632     This one is *really* dangerous!
2633 ``bitcast (CST to TYPE)``
2634     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2635     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2636     instruction <i_bitcast>`.
2637 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2638     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2639     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2640     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2641 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2642     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2643     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2644     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2645     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2646 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2647     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2648 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2649     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2650 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2651     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2652 ``extractelement (VAL, IDX)``
2653     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2654     constants.
2655 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2656     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2657     constants.
2658 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2659     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2660     constants.
2661 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2662     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2663     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2664     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2665     least one index value must be specified.
2666 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2667     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2668     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2669     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2670     value must be specified.
2671 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2672     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2673     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2674     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2675     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2676     operations on floating point values are allowed).
2677
2678 Other Values
2679 ============
2680
2681 .. _inlineasmexprs:
2682
2683 Inline Assembler Expressions
2684 ----------------------------
2685
2686 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2687 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2688 value represents the inline assembler as a string (containing the
2689 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2690 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2691 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2692 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2693 assembler expression is:
2694
2695 .. code-block:: llvm
2696
2697     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2698
2699 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2700 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2701 Thus, typically we have:
2702
2703 .. code-block:: llvm
2704
2705     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2706
2707 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2708 marked as having side effects. This is done through the use of the
2709 '``sideeffect``' keyword, like so:
2710
2711 .. code-block:: llvm
2712
2713     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2714
2715 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2716 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2717 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2718 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2719 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2720 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2721
2722 .. code-block:: llvm
2723
2724     call void asm alignstack "eieio", ""()
2725
2726 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2727 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2728 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2729 the only supported dialects. An example is:
2730
2731 .. code-block:: llvm
2732
2733     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2734
2735 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2736 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2737 keyword last.
2738
2739 Inline Asm Metadata
2740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2741
2742 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2743 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2744 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2745 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2746 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2747 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2748 it. For example:
2749
2750 .. code-block:: llvm
2751
2752     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2753     ...
2754     !42 = !{ i32 1234567 }
2755
2756 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2757 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2758 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2759 occurs on.
2760
2761 .. _metadata:
2762
2763 Metadata Nodes and Metadata Strings
2764 -----------------------------------
2765
2766 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2767 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2768 code generator. One example application of metadata is source-level
2769 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2770 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2771 preceding exclamation point ('``!``').
2772
2773 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2774 contain any character by escaping non-printable characters with
2775 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2776 "``!"test\00"``".
2777
2778 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2779 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2780 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2781 their operand. For example:
2782
2783 .. code-block:: llvm
2784
2785     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2786
2787 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2788 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2789 example:
2790
2791 .. code-block:: llvm
2792
2793     !foo =  metadata !{!4, !3}
2794
2795 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2796 function is using two metadata arguments:
2797
2798 .. code-block:: llvm
2799
2800     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2801
2802 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2803 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2804
2805 .. code-block:: llvm
2806
2807     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2808
2809 More information about specific metadata nodes recognized by the
2810 optimizers and code generator is found below.
2811
2812 '``tbaa``' Metadata
2813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2814
2815 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2816 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2817 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2818 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2819 custom alias analysis behavior for other languages.
2820
2821 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2822 to three fields, e.g.:
2823
2824 .. code-block:: llvm
2825
2826     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2827     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2828     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2829     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2830
2831 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2832 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2833 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2834 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2835 common names.
2836
2837 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2838 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2839 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2840 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2841 from multiple front-ends is handled conservatively.
2842
2843 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2844 indicates that the type is "constant" (meaning
2845 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2846 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2847
2848 '``tbaa.struct``' Metadata
2849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2850
2851 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2852 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2853 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2854 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2855 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2856 of the aggregate.
2857
2858 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2859 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2860
2861 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2862 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2863 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2864 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2865 its tbaa tag. e.g.:
2866
2867 .. code-block:: llvm
2868
2869     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2870
2871 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2872 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2873 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2874
2875 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2876 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2877 does not carry useful data and need not be preserved.
2878
2879 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2881
2882 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2883 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2884 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2885 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2886 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2887 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
2888 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some some domain, the set
2889 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
2890 subset of (or qual to) the set of scopes for that domain in another
2891 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
2892 alias.
2893
2894 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
2895 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
2896 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2897 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
2898 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
2899
2900 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
2901 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
2902 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
2903 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
2904 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
2905 optionally be provided as a third list entry.
2906
2907 For example,
2908
2909 .. code-block:: llvm
2910
2911     ; Two scope domains:
2912     !0 = metadata !{metadata !0}
2913     !1 = metadata !{metadata !1}
2914
2915     ; Some scopes in these domains:
2916     !2 = metadata !{metadata !2, metadata !0}
2917     !3 = metadata !{metadata !3, metadata !0}
2918     !4 = metadata !{metadata !4, metadata !1}
2919
2920     ; Some scope lists:
2921     !5 = metadata !{metadata !4} ; A list containing only scope !4
2922     !6 = metadata !{metadata !4, metadata !3, metadata !2}
2923     !7 = metadata !{metadata !3}
2924
2925     ; These two instructions don't alias:
2926     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2927     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
2928
2929     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
2930     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
2931     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2932     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
2933
2934     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
2935     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
2936     ; !alias.scope list):
2937     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !6
2938     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
2939
2940 '``fpmath``' Metadata
2941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2942
2943 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2944 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2945 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2946 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2947 it. ULP is defined as follows:
2948
2949     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2950     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2951     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2952     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2953     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2954
2955 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2956 number representing the maximum relative error, for example:
2957
2958 .. code-block:: llvm
2959
2960     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2961
2962 '``range``' Metadata
2963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2964
2965 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
2966 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
2967 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
2968 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
2969 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
2970 pair. Each pair has the following properties:
2971
2972 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2973 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2974 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2975 -  The range is allowed to wrap.
2976 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2977    ``a!=b``.
2978
2979 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2980 they must be non-contiguous.
2981
2982 Examples:
2983
2984 .. code-block:: llvm
2985
2986       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2987       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2988       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2989       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
2990              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2991     ...
2992     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2993     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2994     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2995     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2996
2997 '``llvm.loop``'
2998 ^^^^^^^^^^^^^^^
2999
3000 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3001 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3002 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3003 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3004 specified with the name ``llvm.loop``.
3005
3006 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3007 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3008 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3009 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3010 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3011 constructs:
3012
3013 .. code-block:: llvm
3014
3015     !0 = metadata !{ metadata !0 }
3016     !1 = metadata !{ metadata !1 }
3017
3018 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3019 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3020 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3021 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3022
3023 .. code-block:: llvm
3024
3025       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3026     ...
3027     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
3028     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3029
3030 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3032
3033 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3034 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3035 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3036 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3037 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3038 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3039 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3040 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3041 in determining the safety of these transformations.
3042
3043 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3045
3046 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3047 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3048 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3049 example:
3050
3051 .. code-block:: llvm
3052
3053    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.interleave.count", i32 4 }
3054
3055 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3056 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3057 then the interleave count will be determined automatically.
3058
3059 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3061
3062 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3063 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3064 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3065 0 disables vectorization:
3066
3067 .. code-block:: llvm
3068
3069    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0 }
3070    !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1 }
3071
3072 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3073 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3074
3075 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3076 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3077 operand is an integer specifying the width. For example:
3078
3079 .. code-block:: llvm
3080
3081    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.width", i32 4 }
3082
3083 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3084 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3085 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3086 determined automatically.
3087
3088 '``llvm.loop.unroll``'
3089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3090
3091 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3092 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3093 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3094 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3095 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3096 optimizer believes it is safe to do so.
3097
3098 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3100
3101 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3102 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3103 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3104 example:
3105
3106 .. code-block:: llvm
3107
3108    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3109
3110 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3111 will be partially unrolled.
3112
3113 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3115
3116 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3117 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3118
3119 .. code-block:: llvm
3120
3121    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.disable" }
3122
3123 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3125
3126 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3127 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3128 For example:
3129
3130 .. code-block:: llvm
3131
3132    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.full" }
3133
3134 '``llvm.mem``'
3135 ^^^^^^^^^^^^^^^
3136
3137 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3138 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3139
3140 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3142
3143 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3144 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3145 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3146 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3147 with the same loop identifier.
3148
3149 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3150 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3151 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3152 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3153 ``L2``.
3154
3155 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3156 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3157 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3158 loop.  
3159
3160 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3161 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3162 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3163 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3164 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3165 insert new memory instructions into the loop body).
3166
3167 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3168 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3169 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3170
3171 .. code-block:: llvm
3172
3173    for.body:
3174      ...
3175      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3176      ...
3177      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3178      ...
3179      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3180
3181    for.end:
3182    ...
3183    !0 = metadata !{ metadata !0 }
3184
3185 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3186 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3187 the loop identifier metadata node directly:
3188
3189 .. code-block:: llvm
3190
3191    outer.for.body:
3192      ...
3193      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3194      ...
3195      br label %inner.for.body
3196
3197    inner.for.body:
3198      ...
3199      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3200      ...
3201      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3202      ...
3203      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3204
3205    inner.for.end:
3206      ...
3207      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3208      ...
3209      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3210
3211    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3212    ...
3213    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
3214    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
3215    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
3216
3217 Module Flags Metadata
3218 =====================
3219
3220 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3221 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3222 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3223 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3224 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3225 look it up.
3226
3227 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3228 Each triplet has the following form:
3229
3230 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3231    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3232    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3233    described below.
3234 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3235    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3236    including entries with the **Require** behavior).
3237 -  The third element is the value of the flag.
3238
3239 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3240 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3241 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3242 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3243 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3244 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3245
3246 The following behaviors are supported:
3247
3248 .. list-table::
3249    :header-rows: 1
3250    :widths: 10 90
3251
3252    * - Value
3253      - Behavior
3254
3255    * - 1
3256      - **Error**
3257            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3258            is that of the operands.
3259
3260    * - 2
3261      - **Warning**
3262            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3263            operand for the flag from the first module being linked.
3264
3265    * - 3
3266      - **Require**
3267            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3268            specified value after linking is performed. The value must be a
3269            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3270            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3271            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3272            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3273            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3274
3275    * - 4
3276      - **Override**
3277            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3278            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3279            differ, an error will be emitted.
3280
3281    * - 5
3282      - **Append**
3283            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3284
3285    * - 6
3286      - **AppendUnique**
3287            Appends the two values, which are required to be metadata
3288            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3289            during the append operation.
3290
3291 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3292 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3293 value) or **Override**.
3294
3295 An example of module flags:
3296
3297 .. code-block:: llvm
3298
3299     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3300     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3301     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3302     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3303       metadata !{
3304         metadata !"foo", i32 1
3305       }
3306     }
3307     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3308
3309 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3310    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3311    values are not equal.
3312
3313 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3314    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3315    '37'.
3316
3317 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3318    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3319    warning if their values are not equal.
3320
3321 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3322
3323    ::
3324
3325        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3326
3327    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3328    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3329    performed.
3330
3331 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3332 ----------------------------------------------------
3333
3334 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3335 collection in a special section called "image info". The metadata
3336 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3337 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3338 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3339 be merged rather than appended together.
3340
3341 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3342 following key-value pairs:
3343
3344 .. list-table::
3345    :header-rows: 1
3346    :widths: 30 70
3347
3348    * - Key
3349      - Value
3350
3351    * - ``Objective-C Version``
3352      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3353
3354    * - ``Objective-C Image Info Version``
3355      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3356        always 0.
3357
3358    * - ``Objective-C Image Info Section``
3359      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3360        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3361        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3362        Objective-C ABI version 2.
3363
3364    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3365      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3366        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3367        collection supported.
3368
3369    * - ``Objective-C GC Only``
3370      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3371        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3372        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3373
3374 Some important flag interactions:
3375
3376 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3377    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3378    2, then the resulting module has the
3379    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3380 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3381    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3382
3383 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3384 --------------------------------------------
3385
3386 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3387 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3388 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3389 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3390
3391 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3392 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3393 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3394 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3395 list of metadata strings defining linker options.
3396
3397 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3398 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3399 framework::
3400
3401     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3402        metadata !{
3403           metadata !{ metadata !"-lz" },
3404           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3405     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3406
3407 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3408 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3409 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3410 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3411 assembly writer or object file emitter.
3412
3413 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3414 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3415 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3416
3417 C type width Module Flags Metadata
3418 ----------------------------------
3419
3420 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3421 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3422 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3423 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3424 width.
3425
3426 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3427 flags metadata, using the following key-value pairs:
3428
3429 .. list-table::
3430    :header-rows: 1
3431    :widths: 30 70
3432
3433    * - Key
3434      - Value
3435
3436    * - short_wchar
3437      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3438        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3439
3440    * - short_enum
3441      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3442        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3443          represent all of its values.
3444
3445 For example, the following metadata section specifies that the module was
3446 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3447 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3448
3449     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3450     !0 = metadata !{i32 1, metadata !"short_wchar", i32 1}
3451     !1 = metadata !{i32 1, metadata !"short_enum", i32 0}
3452
3453 .. _intrinsicglobalvariables:
3454
3455 Intrinsic Global Variables
3456 ==========================
3457
3458 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3459 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3460 All globals of this sort should have a section specified as
3461 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3462 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3463
3464 .. _gv_llvmused:
3465
3466 The '``llvm.used``' Global Variable
3467 -----------------------------------
3468
3469 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3470 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3471 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3472 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3473 use of it is:
3474
3475 .. code-block:: llvm
3476
3477     @X = global i8 4
3478     @Y = global i32 123
3479
3480     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3481        i8* @X,
3482        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3483     ], section "llvm.metadata"
3484
3485 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3486 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3487 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3488 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3489 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3490 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3491 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3492
3493 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3494 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3495 molesting the symbol.
3496
3497 .. _gv_llvmcompilerused:
3498
3499 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3500 --------------------------------------------
3501
3502 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3503 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3504 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3505 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3506 by ``@llvm.used``.
3507
3508 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3509 and should not be exposed to source languages.
3510
3511 .. _gv_llvmglobalctors:
3512
3513 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3514 -------------------------------------------
3515
3516 .. code-block:: llvm
3517
3518     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3519     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3520
3521 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3522 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3523 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3524 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3525 functions with the same priority is not defined.
3526
3527 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3528 or function, the initializer function will only run if the associated
3529 data from the current module is not discarded.
3530
3531 .. _llvmglobaldtors:
3532
3533 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3534 -------------------------------------------
3535
3536 .. code-block:: llvm
3537
3538     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3539     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3540
3541 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3542 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3543 The functions referenced by this array will be called in descending
3544 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3545 order of functions with the same priority is not defined.
3546
3547 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3548 or function, the destructor function will only run if the associated
3549 data from the current module is not discarded.
3550
3551 Instruction Reference
3552 =====================
3553
3554 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3555 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3556 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3557 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3558 :ref:`other instructions <otherops>`.
3559
3560 .. _terminators:
3561
3562 Terminator Instructions
3563 -----------------------
3564
3565 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3566 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3567 block should be executed after the current block is finished. These
3568 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3569 control flow, not values (the one exception being the
3570 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3571
3572 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3573 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3574 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3575 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3576
3577 .. _i_ret:
3578
3579 '``ret``' Instruction
3580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3581
3582 Syntax:
3583 """""""
3584
3585 ::
3586
3587       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3588       ret void                 ; Return from void function
3589
3590 Overview:
3591 """""""""
3592
3593 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3594 a value) from a function back to the caller.
3595
3596 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3597 value and then causes control flow, and one that just causes control
3598 flow to occur.
3599
3600 Arguments:
3601 """"""""""
3602
3603 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3604 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3605 class <t_firstclass>`' type.
3606
3607 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3608 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3609 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3610 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3611 value.
3612
3613 Semantics:
3614 """"""""""
3615
3616 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3617 the calling function's context. If the caller is a
3618 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3619 instruction after the call. If the caller was an
3620 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3621 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3622 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3623 value.
3624
3625 Example:
3626 """"""""
3627
3628 .. code-block:: llvm
3629
3630       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3631       ret void                        ; Return from a void function
3632       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3633
3634 .. _i_br:
3635
3636 '``br``' Instruction
3637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3638
3639 Syntax:
3640 """""""
3641
3642 ::
3643
3644       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3645       br label <dest>          ; Unconditional branch
3646
3647 Overview:
3648 """""""""
3649
3650 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3651 different basic block in the current function. There are two forms of
3652 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3653 unconditional branch.
3654
3655 Arguments:
3656 """"""""""
3657
3658 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3659 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3660 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3661
3662 Semantics:
3663 """"""""""
3664
3665 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3666 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3667 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3668 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3669
3670 Example:
3671 """"""""
3672
3673 .. code-block:: llvm
3674
3675     Test:
3676       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3677       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3678     IfEqual:
3679       ret i32 1
3680     IfUnequal:
3681       ret i32 0
3682
3683 .. _i_switch:
3684
3685 '``switch``' Instruction
3686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3687
3688 Syntax:
3689 """""""
3690
3691 ::
3692
3693       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3694
3695 Overview:
3696 """""""""
3697
3698 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3699 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3700 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3701 destinations.
3702
3703 Arguments:
3704 """"""""""
3705
3706 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3707 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3708 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3709 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3710
3711 Semantics:
3712 """"""""""
3713
3714 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3715 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3716 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3717 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3718 to the default destination.
3719
3720 Implementation:
3721 """""""""""""""
3722
3723 Depending on properties of the target machine and the particular
3724 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3725 different ways. For example, it could be generated as a series of
3726 chained conditional branches or with a lookup table.
3727
3728 Example:
3729 """"""""
3730
3731 .. code-block:: llvm
3732
3733      ; Emulate a conditional br instruction
3734      %Val = zext i1 %value to i32
3735      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3736
3737      ; Emulate an unconditional br instruction
3738      switch i32 0, label %dest [ ]
3739
3740      ; Implement a jump table:
3741      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3742                                          i32 1, label %onone
3743                                          i32 2, label %ontwo ]
3744
3745 .. _i_indirectbr:
3746
3747 '``indirectbr``' Instruction
3748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3749
3750 Syntax:
3751 """""""
3752
3753 ::
3754
3755       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3756
3757 Overview:
3758 """""""""
3759
3760 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3761 label within the current function, whose address is specified by
3762 "``address``". Address must be derived from a
3763 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3764
3765 Arguments:
3766 """"""""""
3767
3768 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3769 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3770 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3771 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3772
3773 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3774 accurate understanding of the CFG.
3775
3776 Semantics:
3777 """"""""""
3778
3779 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3780 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3781 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3782 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3783
3784 Implementation:
3785 """""""""""""""
3786
3787 This is typically implemented with a jump through a register.
3788
3789 Example:
3790 """"""""
3791
3792 .. code-block:: llvm
3793
3794      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3795
3796 .. _i_invoke:
3797
3798 '``invoke``' Instruction
3799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3800
3801 Syntax:
3802 """""""
3803
3804 ::
3805
3806       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3807                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3808
3809 Overview:
3810 """""""""
3811
3812 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3813 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3814 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3815 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3816 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3817 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3818 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3819 nearest "exception" label.
3820
3821 The '``exception``' label is a `landing
3822 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3823 '``exception``' label is required to have the
3824 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3825 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3826 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3827 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3828 instruction, so that the important information contained within the
3829 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3830
3831 Arguments:
3832 """"""""""
3833
3834 This instruction requires several arguments:
3835
3836 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3837    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3838    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3839 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3840    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3841    are valid here.
3842 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3843    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3844    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3845    branching off an arbitrary pointer to function value.
3846 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3847    function to be invoked.
3848 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3849    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3850    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3851    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3852    extra arguments can be specified.
3853 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3854    executes a '``ret``' instruction.
3855 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3856    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3857    mechanism.
3858 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3859    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3860    attributes are valid here.
3861
3862 Semantics:
3863 """"""""""
3864
3865 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3866 instruction in most regards. The primary difference is that it
3867 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3868 library to unwind the stack.
3869
3870 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3871 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3872 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3873 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3874
3875 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3876 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3877 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3878 return value is available.
3879
3880 Example:
3881 """"""""
3882
3883 .. code-block:: llvm
3884
3885       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3886                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3887       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3888                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3889
3890 .. _i_resume:
3891
3892 '``resume``' Instruction
3893 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3894
3895 Syntax:
3896 """""""
3897
3898 ::
3899
3900       resume <type> <value>
3901
3902 Overview:
3903 """""""""
3904
3905 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3906 successors.
3907
3908 Arguments:
3909 """"""""""
3910
3911 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3912 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3913 function.
3914
3915 Semantics:
3916 """"""""""
3917
3918 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3919 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3920 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3921
3922 Example:
3923 """"""""
3924
3925 .. code-block:: llvm
3926
3927       resume { i8*, i32 } %exn
3928
3929 .. _i_unreachable:
3930
3931 '``unreachable``' Instruction
3932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3933
3934 Syntax:
3935 """""""
3936
3937 ::
3938
3939       unreachable
3940
3941 Overview:
3942 """""""""
3943
3944 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3945 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3946 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3947 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3948
3949 Semantics:
3950 """"""""""
3951
3952 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3953
3954 .. _binaryops:
3955
3956 Binary Operations
3957 -----------------
3958
3959 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3960 They require two operands of the same type, execute an operation on
3961 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3962 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3963 result value has the same type as its operands.
3964
3965 There are several different binary operators:
3966
3967 .. _i_add:
3968
3969 '``add``' Instruction
3970 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3971
3972 Syntax:
3973 """""""
3974
3975 ::
3976
3977       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3978       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3979       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3980       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3981
3982 Overview:
3983 """""""""
3984
3985 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3986
3987 Arguments:
3988 """"""""""
3989
3990 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3991 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3992 arguments must have identical types.
3993
3994 Semantics:
3995 """"""""""
3996
3997 The value produced is the integer sum of the two operands.
3998
3999 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4000 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4001 the result.
4002
4003 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4004 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4005
4006 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4007 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4008 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4009 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4010
4011 Example:
4012 """"""""
4013
4014 .. code-block:: llvm
4015
4016       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4017
4018 .. _i_fadd:
4019
4020 '``fadd``' Instruction
4021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4022
4023 Syntax:
4024 """""""
4025
4026 ::
4027
4028       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4029
4030 Overview:
4031 """""""""
4032
4033 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4034
4035 Arguments:
4036 """"""""""
4037
4038 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4039 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4040 Both arguments must have identical types.
4041
4042 Semantics:
4043 """"""""""
4044
4045 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4046 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4047 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4048 optimizations:
4049
4050 Example:
4051 """"""""
4052
4053 .. code-block:: llvm
4054
4055       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4056
4057 '``sub``' Instruction
4058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4059
4060 Syntax:
4061 """""""
4062
4063 ::
4064
4065       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4066       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4067       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4068       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4069
4070 Overview:
4071 """""""""
4072
4073 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4074
4075 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4076 instruction present in most other intermediate representations.
4077
4078 Arguments:
4079 """"""""""
4080
4081 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4082 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4083 arguments must have identical types.
4084
4085 Semantics:
4086 """"""""""
4087
4088 The value produced is the integer difference of the two operands.
4089
4090 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4091 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4092 the result.
4093
4094 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4095 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4096
4097 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4098 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4099 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4100 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4101
4102 Example:
4103 """"""""
4104
4105 .. code-block:: llvm
4106
4107       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4108       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4109
4110 .. _i_fsub:
4111
4112 '``fsub``' Instruction
4113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4114
4115 Syntax:
4116 """""""
4117
4118 ::
4119
4120       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4121
4122 Overview:
4123 """""""""
4124
4125 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4126
4127 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4128 instruction present in most other intermediate representations.
4129
4130 Arguments:
4131 """"""""""
4132
4133 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4134 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4135 Both arguments must have identical types.
4136
4137 Semantics:
4138 """"""""""
4139
4140 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4141 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4142 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4143 unsafe floating point optimizations:
4144
4145 Example:
4146 """"""""
4147
4148 .. code-block:: llvm
4149
4150       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4151       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4152
4153 '``mul``' Instruction
4154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4155
4156 Syntax:
4157 """""""
4158
4159 ::
4160
4161       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4162       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4163       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4164       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4165
4166 Overview:
4167 """""""""
4168
4169 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4170
4171 Arguments:
4172 """"""""""
4173
4174 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4175 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4176 arguments must have identical types.
4177
4178 Semantics:
4179 """"""""""
4180
4181 The value produced is the integer product of the two operands.
4182
4183 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4184 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4185 bit width of the result.
4186
4187 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4188 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4189 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4190 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4191 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4192 product.
4193
4194 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4195 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4196 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4197 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4198
4199 Example:
4200 """"""""
4201
4202 .. code-block:: llvm
4203
4204       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4205
4206 .. _i_fmul:
4207
4208 '``fmul``' Instruction
4209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4210
4211 Syntax:
4212 """""""
4213
4214 ::
4215
4216       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4217
4218 Overview:
4219 """""""""
4220
4221 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4222
4223 Arguments:
4224 """"""""""
4225
4226 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4227 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4228 Both arguments must have identical types.
4229
4230 Semantics:
4231 """"""""""
4232
4233 The value produced is the floating point product of the two operands.
4234 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4235 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4236 unsafe floating point optimizations:
4237
4238 Example:
4239 """"""""
4240
4241 .. code-block:: llvm
4242
4243       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4244
4245 '``udiv``' Instruction
4246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4247
4248 Syntax:
4249 """""""
4250
4251 ::
4252
4253       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4254       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4255
4256 Overview:
4257 """""""""
4258
4259 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4260
4261 Arguments:
4262 """"""""""
4263
4264 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4265 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4266 arguments must have identical types.
4267
4268 Semantics:
4269 """"""""""
4270
4271 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4272
4273 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4274 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4275
4276 Division by zero leads to undefined behavior.
4277
4278 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4279 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4280 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4281
4282 Example:
4283 """"""""
4284
4285 .. code-block:: llvm
4286
4287       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4288
4289 '``sdiv``' Instruction
4290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4291
4292 Syntax:
4293 """""""
4294
4295 ::
4296
4297       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4298       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4299
4300 Overview:
4301 """""""""
4302
4303 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4304
4305 Arguments:
4306 """"""""""
4307
4308 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4309 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4310 arguments must have identical types.
4311
4312 Semantics:
4313 """"""""""
4314
4315 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4316 rounded towards zero.
4317
4318 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4319 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4320
4321 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4322 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4323 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4324
4325 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4326 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4327
4328 Example:
4329 """"""""
4330
4331 .. code-block:: llvm
4332
4333       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4334
4335 .. _i_fdiv:
4336
4337 '``fdiv``' Instruction
4338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4339
4340 Syntax:
4341 """""""
4342
4343 ::
4344
4345       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4346
4347 Overview:
4348 """""""""
4349
4350 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4351
4352 Arguments:
4353 """"""""""
4354
4355 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4356 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4357 Both arguments must have identical types.
4358
4359 Semantics:
4360 """"""""""
4361
4362 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4363 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4364 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4365 unsafe floating point optimizations:
4366
4367 Example:
4368 """"""""
4369
4370 .. code-block:: llvm
4371
4372       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4373
4374 '``urem``' Instruction
4375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4376
4377 Syntax:
4378 """""""
4379
4380 ::
4381
4382       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4383
4384 Overview:
4385 """""""""
4386
4387 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4388 division of its two arguments.
4389
4390 Arguments:
4391 """"""""""
4392
4393 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4394 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4395 arguments must have identical types.
4396
4397 Semantics:
4398 """"""""""
4399
4400 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4401 This instruction always performs an unsigned division to get the
4402 remainder.
4403
4404 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4405 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4406
4407 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4408
4409 Example:
4410 """"""""
4411
4412 .. code-block:: llvm
4413
4414       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4415
4416 '``srem``' Instruction
4417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4418
4419 Syntax:
4420 """""""
4421
4422 ::
4423
4424       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4425
4426 Overview:
4427 """""""""
4428
4429 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4430 division of its two operands. This instruction can also take
4431 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4432 must be integers.
4433
4434 Arguments:
4435 """"""""""
4436
4437 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4438 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4439 arguments must have identical types.
4440
4441 Semantics:
4442 """"""""""
4443
4444 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4445 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4446 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4447 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4448 difference, see `The Math
4449 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4450 table of how this is implemented in various languages, please see
4451 `Wikipedia: modulo
4452 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4453
4454 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4455 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4456
4457 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4458 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4459 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4460 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4461 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4462 result of the division and the remainder.)
4463
4464 Example:
4465 """"""""
4466
4467 .. code-block:: llvm
4468
4469       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4470
4471 .. _i_frem:
4472
4473 '``frem``' Instruction
4474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4475
4476 Syntax:
4477 """""""
4478
4479 ::
4480
4481       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4482
4483 Overview:
4484 """""""""
4485
4486 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4487 its two operands.
4488
4489 Arguments:
4490 """"""""""
4491
4492 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4493 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4494 Both arguments must have identical types.
4495
4496 Semantics:
4497 """"""""""
4498
4499 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4500 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4501 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4502 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4503
4504 Example:
4505 """"""""
4506
4507 .. code-block:: llvm
4508
4509       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4510
4511 .. _bitwiseops:
4512
4513 Bitwise Binary Operations
4514 -------------------------
4515
4516 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4517 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4518 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4519 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4520 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4521
4522 '``shl``' Instruction
4523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4524
4525 Syntax:
4526 """""""
4527
4528 ::
4529
4530       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4531       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4532       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4533       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4534
4535 Overview:
4536 """""""""
4537
4538 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4539 a specified number of bits.
4540
4541 Arguments:
4542 """"""""""
4543
4544 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4545 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4546 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4547
4548 Semantics:
4549 """"""""""
4550
4551 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4552 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4553 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4554 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4555 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4556 in ``op2``.
4557
4558 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4559 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4560 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4561 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4562 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4563 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4564 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4565
4566 Example:
4567 """"""""
4568
4569 .. code-block:: llvm
4570
4571       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4572       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4573       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4574       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4575       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4576
4577 '``lshr``' Instruction
4578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4579
4580 Syntax:
4581 """""""
4582
4583 ::
4584
4585       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4586       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4587
4588 Overview:
4589 """""""""
4590
4591 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4592 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4593
4594 Arguments:
4595 """"""""""
4596
4597 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4598 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4599 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4600
4601 Semantics:
4602 """"""""""
4603
4604 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4605 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4606 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4607 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4608 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4609 corresponding shift amount in ``op2``.
4610
4611 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4612 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4613 non-zero.
4614
4615 Example:
4616 """"""""
4617
4618 .. code-block:: llvm
4619
4620       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4621       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4622       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4623       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4624       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4625       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4626
4627 '``ashr``' Instruction
4628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4629
4630 Syntax:
4631 """""""
4632
4633 ::
4634
4635       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4636       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4637
4638 Overview:
4639 """""""""
4640
4641 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4642 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4643 extension.
4644
4645 Arguments:
4646 """"""""""
4647
4648 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4649 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4650 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4651
4652 Semantics:
4653 """"""""""
4654
4655 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4656 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4657 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4658 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4659 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4660 corresponding shift amount in ``op2``.
4661
4662 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4663 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4664 non-zero.
4665
4666 Example:
4667 """"""""
4668
4669 .. code-block:: llvm
4670
4671       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4672       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4673       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4674       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4675       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4676       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4677
4678 '``and``' Instruction
4679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4680
4681 Syntax:
4682 """""""
4683
4684 ::
4685
4686       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4687
4688 Overview:
4689 """""""""
4690
4691 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4692 operands.
4693
4694 Arguments:
4695 """"""""""
4696
4697 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4698 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4699 arguments must have identical types.
4700
4701 Semantics:
4702 """"""""""
4703
4704 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4705
4706 +-----+-----+-----+
4707 | In0 | In1 | Out |
4708 +-----+-----+-----+
4709 |   0 |   0 |   0 |
4710 +-----+-----+-----+
4711 |   0 |   1 |   0 |
4712 +-----+-----+-----+
4713 |   1 |   0 |   0 |
4714 +-----+-----+-----+
4715 |   1 |   1 |   1 |
4716 +-----+-----+-----+
4717
4718 Example:
4719 """"""""
4720
4721 .. code-block:: llvm
4722
4723       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4724       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4725       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4726
4727 '``or``' Instruction
4728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4729
4730 Syntax:
4731 """""""
4732
4733 ::
4734
4735       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4736
4737 Overview:
4738 """""""""
4739
4740 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4741 two operands.
4742
4743 Arguments:
4744 """"""""""
4745
4746 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4747 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4748 arguments must have identical types.
4749
4750 Semantics:
4751 """"""""""
4752
4753 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4754
4755 +-----+-----+-----+
4756 | In0 | In1 | Out |
4757 +-----+-----+-----+
4758 |   0 |   0 |   0 |
4759 +-----+-----+-----+
4760 |   0 |   1 |   1 |
4761 +-----+-----+-----+
4762 |   1 |   0 |   1 |
4763 +-----+-----+-----+
4764 |   1 |   1 |   1 |
4765 +-----+-----+-----+
4766
4767 Example:
4768 """"""""
4769
4770 ::
4771
4772       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4773       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4774       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4775
4776 '``xor``' Instruction
4777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4778
4779 Syntax:
4780 """""""
4781
4782 ::
4783
4784       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4785
4786 Overview:
4787 """""""""
4788
4789 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4790 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4791 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4792
4793 Arguments:
4794 """"""""""
4795
4796 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4797 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4798 arguments must have identical types.
4799
4800 Semantics:
4801 """"""""""
4802
4803 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4804
4805 +-----+-----+-----+
4806 | In0 | In1 | Out |
4807 +-----+-----+-----+
4808 |   0 |   0 |   0 |
4809 +-----+-----+-----+
4810 |   0 |   1 |   1 |
4811 +-----+-----+-----+
4812 |   1 |   0 |   1 |
4813 +-----+-----+-----+
4814 |   1 |   1 |   0 |
4815 +-----+-----+-----+
4816
4817 Example:
4818 """"""""
4819
4820 .. code-block:: llvm
4821
4822       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4823       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4824       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4825       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4826
4827 Vector Operations
4828 -----------------
4829
4830 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4831 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4832 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4833 While LLVM does directly support these vector operations, many
4834 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4835 take full advantage of a specific target.
4836
4837 .. _i_extractelement:
4838
4839 '``extractelement``' Instruction
4840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4841
4842 Syntax:
4843 """""""
4844
4845 ::
4846
4847       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4848
4849 Overview:
4850 """""""""
4851
4852 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4853 from a vector at a specified index.
4854
4855 Arguments:
4856 """"""""""
4857
4858 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4859 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4860 the position from which to extract the element. The index may be a
4861 variable of any integer type.
4862
4863 Semantics:
4864 """"""""""
4865
4866 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4867 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4868 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4869
4870 Example:
4871 """"""""
4872
4873 .. code-block:: llvm
4874
4875       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4876
4877 .. _i_insertelement:
4878
4879 '``insertelement``' Instruction
4880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4881
4882 Syntax:
4883 """""""
4884
4885 ::
4886
4887       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4888
4889 Overview:
4890 """""""""
4891
4892 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4893 vector at a specified index.
4894
4895 Arguments:
4896 """"""""""
4897
4898 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4899 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4900 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4901 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4902 index may be a variable of any integer type.
4903
4904 Semantics:
4905 """"""""""
4906
4907 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4908 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4909 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4910 undefined.
4911
4912 Example:
4913 """"""""
4914
4915 .. code-block:: llvm
4916
4917       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4918
4919 .. _i_shufflevector:
4920
4921 '``shufflevector``' Instruction
4922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4923
4924 Syntax:
4925 """""""
4926
4927 ::
4928
4929       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4930
4931 Overview:
4932 """""""""
4933
4934 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4935 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4936 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4937
4938 Arguments:
4939 """"""""""
4940
4941 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4942 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4943 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4944 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4945 same as the element type of the first two operands.
4946
4947 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4948 constant integer or undef values.
4949
4950 Semantics:
4951 """"""""""
4952
4953 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4954 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4955 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4956 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4957 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4958 only one vector.
4959
4960 Example:
4961 """"""""
4962
4963 .. code-block:: llvm
4964
4965       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4966                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4967       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4968                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4969       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4970                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4971       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4972                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4973
4974 Aggregate Operations
4975 --------------------
4976
4977 LLVM supports several instructions for working with
4978 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4979
4980 .. _i_extractvalue:
4981
4982 '``extractvalue``' Instruction
4983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4984
4985 Syntax:
4986 """""""
4987
4988 ::
4989
4990       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4991
4992 Overview:
4993 """""""""
4994
4995 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4996 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4997
4998 Arguments:
4999 """"""""""
5000
5001 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5002 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5003 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5004 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5005
5006 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5007
5008 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5009    omitted and assumed to be zero.
5010 -  At least one index must be specified.
5011 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5012
5013 Semantics:
5014 """"""""""
5015
5016 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5017 the index operands.
5018
5019 Example:
5020 """"""""
5021
5022 .. code-block:: llvm
5023
5024       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5025
5026 .. _i_insertvalue:
5027
5028 '``insertvalue``' Instruction
5029 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5030
5031 Syntax:
5032 """""""
5033
5034 ::
5035
5036       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5037
5038 Overview:
5039 """""""""
5040
5041 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5042 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5043
5044 Arguments:
5045 """"""""""
5046
5047 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5048 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5049 a first-class value to insert. The following operands are constant
5050 indices indicating the position at which to insert the value in a
5051 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5052 to insert must have the same type as the value identified by the
5053 indices.
5054
5055 Semantics:
5056 """"""""""
5057
5058 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5059 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5060 indices is that of ``elt``.
5061
5062 Example:
5063 """"""""
5064
5065 .. code-block:: llvm
5066
5067       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5068       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5069       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
5070
5071 .. _memoryops:
5072
5073 Memory Access and Addressing Operations
5074 ---------------------------------------
5075
5076 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5077 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5078 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5079 memory in LLVM.
5080
5081 .. _i_alloca:
5082
5083 '``alloca``' Instruction
5084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5085
5086 Syntax:
5087 """""""
5088
5089 ::
5090
5091       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5092
5093 Overview:
5094 """""""""
5095
5096 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5097 currently executing function, to be automatically released when this
5098 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5099 generic address space (address space zero).
5100
5101 Arguments:
5102 """"""""""
5103
5104 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5105 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5106 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5107 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5108 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5109 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5110 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5111 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5112 boundary compatible with the type.
5113
5114 '``type``' may be any sized type.
5115
5116 Semantics:
5117 """"""""""
5118
5119 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5120 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5121 memory is automatically released when the function returns. The
5122 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5123 variables that must have an address available. When the function returns
5124 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5125 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5126 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5127 is not specified.
5128
5129 Example:
5130 """"""""
5131
5132 .. code-block:: llvm
5133
5134       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5135       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5136       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5137       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5138
5139 .. _i_load:
5140
5141 '``load``' Instruction
5142 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5143
5144 Syntax:
5145 """""""
5146
5147 ::
5148
5149       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
5150       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5151       !<index> = !{ i32 1 }
5152
5153 Overview:
5154 """""""""
5155
5156 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5157
5158 Arguments:
5159 """"""""""
5160
5161 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5162 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5163 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5164 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5165 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5166 operations <volatile>`.
5167
5168 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5169 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5170 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5171 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5172 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5173 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5174 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5175 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5176 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5177 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5178 any defined semantics for atomic loads.
5179
5180 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5181 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5182 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5183 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5184 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5185 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5186 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5187 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5188
5189 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5190 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5191 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5192 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5193 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5194 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5195 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5196
5197 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5198 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5199 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5200 instruction tells the optimizer and code generator that this load
5201 address points to memory which does not change value during program
5202 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
5203 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
5204
5205 Semantics:
5206 """"""""""
5207
5208 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5209 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5210 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5211 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5212 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5213 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5214 written using a store of the same type.
5215
5216 Examples:
5217 """""""""
5218
5219 .. code-block:: llvm
5220
5221       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5222       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5223       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5224
5225 .. _i_store:
5226
5227 '``store``' Instruction
5228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5229
5230 Syntax:
5231 """""""
5232
5233 ::
5234
5235       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5236       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5237
5238 Overview:
5239 """""""""
5240
5241 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5242
5243 Arguments:
5244 """"""""""
5245
5246 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5247 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5248 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5249 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5250 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5251 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5252 operations <volatile>`.
5253
5254 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5255 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5256 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5257 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5258 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5259 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5260 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5261 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5262 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5263 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5264 have any defined semantics for atomic stores.
5265
5266 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5267 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5268 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5269 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5270 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5271 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5272 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5273 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5274
5275 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5276 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5277 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5278 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5279 be reused in the cache. The code generator may select special
5280 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5281 x86.
5282
5283 Semantics:
5284 """"""""""
5285
5286 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5287 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5288 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5289 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5290 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5291 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5292 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5293 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5294
5295 Example:
5296 """"""""
5297
5298 .. code-block:: llvm
5299
5300       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5301       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5302       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5303
5304 .. _i_fence:
5305
5306 '``fence``' Instruction
5307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5308
5309 Syntax:
5310 """""""
5311
5312 ::
5313
5314       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5315
5316 Overview:
5317 """""""""
5318
5319 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5320 between operations.
5321
5322 Arguments:
5323 """"""""""
5324
5325 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5326 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5327 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5328
5329 Semantics:
5330 """"""""""
5331
5332 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5333 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5334 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5335 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5336 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5337 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5338 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5339 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5340 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5341 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5342 *happens-before* edge.
5343
5344 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5345 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5346 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5347
5348 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5349 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5350 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5351
5352 Example:
5353 """"""""
5354
5355 .. code-block:: llvm
5356
5357       fence acquire                          ; yields void
5358       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5359
5360 .. _i_cmpxchg:
5361
5362 '``cmpxchg``' Instruction
5363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5364
5365 Syntax:
5366 """""""
5367
5368 ::
5369
5370       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5371
5372 Overview:
5373 """""""""
5374
5375 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5376 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5377 equal, it tries to store a new value into the memory.
5378
5379 Arguments:
5380 """"""""""
5381
5382 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5383 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5384 address, and a new value to place at that address if the compared values
5385 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5386 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5387 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5388 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5389 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5390 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5391 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5392
5393 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5394 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5395 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5396 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5397 ``release`` or ``acq_rel``.
5398
5399 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5400 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5401 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5402 respect to all other code in the system.
5403
5404 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5405 equal to the size in memory of the operand.
5406
5407 Semantics:
5408 """"""""""
5409
5410 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5411 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5412 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5413 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5414
5415 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5416 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5417 matched.
5418
5419 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5420 if the value loaded equals ``cmp``.
5421
5422 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5423 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5424 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5425
5426 Example:
5427 """"""""
5428
5429 .. code-block:: llvm
5430
5431     entry:
5432       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5433       br label %loop
5434
5435     loop:
5436       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5437       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5438       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5439       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5440       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5441       br i1 %success, label %done, label %loop
5442
5443     done:
5444       ...
5445
5446 .. _i_atomicrmw:
5447
5448 '``atomicrmw``' Instruction
5449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5450
5451 Syntax:
5452 """""""
5453
5454 ::
5455
5456       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5457
5458 Overview:
5459 """""""""
5460
5461 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5462
5463 Arguments:
5464 """"""""""
5465
5466 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5467 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5468 operation. The operation must be one of the following keywords:
5469
5470 -  xchg
5471 -  add
5472 -  sub
5473 -  and
5474 -  nand
5475 -  or
5476 -  xor
5477 -  max
5478 -  min
5479 -  umax
5480 -  umin
5481
5482 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5483 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5484 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5485 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5486 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5487 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5488 operations <volatile>`.
5489
5490 Semantics:
5491 """"""""""
5492
5493 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5494 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5495 value at the location is returned. The modification is specified by the
5496 operation argument:
5497
5498 -  xchg: ``*ptr = val``
5499 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5500 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5501 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5502 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5503 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5504 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5505 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5506 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5507 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5508    comparison)
5509 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5510    comparison)
5511
5512 Example:
5513 """"""""
5514
5515 .. code-block:: llvm
5516
5517       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5518
5519 .. _i_getelementptr:
5520
5521 '``getelementptr``' Instruction
5522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5523
5524 Syntax:
5525 """""""
5526
5527 ::
5528
5529       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5530       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5531       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5532
5533 Overview:
5534 """""""""
5535
5536 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5537 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5538 address calculation only and does not access memory.
5539
5540 Arguments:
5541 """"""""""
5542
5543 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5544 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5545 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5546 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5547 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5548 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5549 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5550 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5551 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5552 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5553 would require loading the pointer before continuing calculation.
5554
5555 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5556 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5557 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5558 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5559 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5560 required to be constant. These integers are treated as signed values
5561 where relevant.
5562
5563 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5564 to LLVM:
5565
5566 .. code-block:: c
5567
5568     struct RT {
5569       char A;
5570       int B[10][20];
5571       char C;
5572     };
5573     struct ST {
5574       int X;
5575       double Y;
5576       struct RT Z;
5577     };
5578
5579     int *foo(struct ST *s) {
5580       return &s[1].Z.B[5][13];
5581     }
5582
5583 The LLVM code generated by Clang is:
5584
5585 .. code-block:: llvm
5586
5587     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5588     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5589
5590     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5591     entry:
5592       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5593       ret i32* %arrayidx
5594     }
5595
5596 Semantics:
5597 """"""""""
5598
5599 In the example above, the first index is indexing into the
5600 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5601 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5602 indexes into the third element of the structure, yielding a
5603 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5604 structure. The third index indexes into the second element of the
5605 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5606 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5607 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5608 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5609
5610 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5611 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5612 for the given testcase is equivalent to:
5613
5614 .. code-block:: llvm
5615
5616     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5617       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5618       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5619       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5620       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5621       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5622       ret i32* %t5
5623     }
5624
5625 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5626 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5627 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5628 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5629 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5630 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5631 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5632 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5633 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5634 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5635
5636 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5637 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5638 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5639 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5640 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5641 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5642 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5643 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5644 information.
5645
5646 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5647 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5648
5649 Example:
5650 """"""""
5651
5652 .. code-block:: llvm
5653
5654         ; yields [12 x i8]*:aptr
5655         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5656         ; yields i8*:vptr
5657         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5658         ; yields i8*:eptr
5659         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5660         ; yields i32*:iptr
5661         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5662
5663 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5664 must be a vector with the same number of elements. For example:
5665
5666 .. code-block:: llvm
5667
5668      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5669
5670 Conversion Operations
5671 ---------------------
5672
5673 The instructions in this category are the conversion instructions
5674 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5675 various bit conversions on the operand.
5676
5677 '``trunc .. to``' Instruction
5678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5679
5680 Syntax:
5681 """""""
5682
5683 ::
5684
5685       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5686
5687 Overview:
5688 """""""""
5689
5690 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5691
5692 Arguments:
5693 """"""""""
5694
5695 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5696 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5697 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5698 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5699 types are not allowed.
5700
5701 Semantics:
5702 """"""""""
5703
5704 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5705 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5706 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5707 It will always truncate bits.
5708
5709 Example:
5710 """"""""
5711
5712 .. code-block:: llvm
5713
5714       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5715       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5716       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5717       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5718
5719 '``zext .. to``' Instruction
5720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5721
5722 Syntax:
5723 """""""
5724
5725 ::
5726
5727       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5728
5729 Overview:
5730 """""""""
5731
5732 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5733
5734 Arguments:
5735 """"""""""
5736
5737 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5738 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5739 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5740 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5741
5742 Semantics:
5743 """"""""""
5744
5745 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5746 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5747
5748 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5749
5750 Example:
5751 """"""""
5752
5753 .. code-block:: llvm
5754
5755       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5756       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5757       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5758
5759 '``sext .. to``' Instruction
5760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5761
5762 Syntax:
5763 """""""
5764
5765 ::
5766
5767       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5768
5769 Overview:
5770 """""""""
5771
5772 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5773
5774 Arguments:
5775 """"""""""
5776
5777 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5778 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5779 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5780 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5781
5782 Semantics:
5783 """"""""""
5784
5785 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5786 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5787 of the type ``ty2``.
5788
5789 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5790
5791 Example:
5792 """"""""
5793
5794 .. code-block:: llvm
5795
5796       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5797       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5798       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5799
5800 '``fptrunc .. to``' Instruction
5801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5802
5803 Syntax:
5804 """""""
5805
5806 ::
5807
5808       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5809
5810 Overview:
5811 """""""""
5812
5813 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5814
5815 Arguments:
5816 """"""""""
5817
5818 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5819 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5820 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5821 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5822
5823 Semantics:
5824 """"""""""
5825
5826 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5827 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5828 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5829 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5830
5831 Example:
5832 """"""""
5833
5834 .. code-block:: llvm
5835
5836       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5837       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5838
5839 '``fpext .. to``' Instruction
5840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5841
5842 Syntax:
5843 """""""
5844
5845 ::
5846
5847       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5848
5849 Overview:
5850 """""""""
5851
5852 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5853 point value.
5854
5855 Arguments:
5856 """"""""""
5857
5858 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5859 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5860 to. The source type must be smaller than the destination type.
5861
5862 Semantics:
5863 """"""""""
5864
5865 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5866 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5867 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5868 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5869 *no-op cast* for a floating point cast.
5870
5871 Example:
5872 """"""""
5873
5874 .. code-block:: llvm
5875
5876       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5877       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5878
5879 '``fptoui .. to``' Instruction
5880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5881
5882 Syntax:
5883 """""""
5884
5885 ::
5886
5887       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5888
5889 Overview:
5890 """""""""
5891
5892 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5893 integer equivalent of type ``ty2``.
5894
5895 Arguments:
5896 """"""""""
5897
5898 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5899 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5900 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5901 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5902 type with the same number of elements as ``ty``
5903
5904 Semantics:
5905 """"""""""
5906
5907 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5908 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5909 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5910 are undefined.
5911
5912 Example:
5913 """"""""
5914
5915 .. code-block:: llvm
5916
5917       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5918       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5919       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5920
5921 '``fptosi .. to``' Instruction
5922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5923
5924 Syntax:
5925 """""""
5926
5927 ::
5928
5929       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5930
5931 Overview:
5932 """""""""
5933
5934 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5935 ``value`` to type ``ty2``.
5936
5937 Arguments:
5938 """"""""""
5939
5940 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5941 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5942 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5943 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5944 type with the same number of elements as ``ty``
5945
5946 Semantics:
5947 """"""""""
5948
5949 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5950 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5951 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5952 are undefined.
5953
5954 Example:
5955 """"""""
5956
5957 .. code-block:: llvm
5958
5959       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5960       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5961       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5962
5963 '``uitofp .. to``' Instruction
5964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5965
5966 Syntax:
5967 """""""
5968
5969 ::
5970
5971       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5972
5973 Overview:
5974 """""""""
5975
5976 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5977 and converts that value to the ``ty2`` type.
5978
5979 Arguments:
5980 """"""""""
5981
5982 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5983 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5984 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5985 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5986 type with the same number of elements as ``ty``
5987
5988 Semantics:
5989 """"""""""
5990
5991 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5992 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5993 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5994 are undefined.
5995
5996 Example:
5997 """"""""
5998
5999 .. code-block:: llvm
6000
6001       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6002       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6003
6004 '``sitofp .. to``' Instruction
6005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6006
6007 Syntax:
6008 """""""
6009
6010 ::
6011
6012       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6013
6014 Overview:
6015 """""""""
6016
6017 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6018 converts that value to the ``ty2`` type.
6019
6020 Arguments:
6021 """"""""""
6022
6023 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6024 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6025 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6026 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6027 type with the same number of elements as ``ty``
6028
6029 Semantics:
6030 """"""""""
6031
6032 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6033 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6034 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6035 undefined.
6036
6037 Example:
6038 """"""""
6039
6040 .. code-block:: llvm
6041
6042       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6043       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6044
6045 .. _i_ptrtoint:
6046
6047 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6049
6050 Syntax:
6051 """""""
6052
6053 ::
6054
6055       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6056
6057 Overview:
6058 """""""""
6059
6060 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6061 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6062
6063 Arguments:
6064 """"""""""
6065
6066 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6067 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6068 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6069 a vector of integers type.
6070
6071 Semantics:
6072 """"""""""
6073
6074 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6075 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6076 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6077 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6078 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6079 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6080 change.
6081
6082 Example:
6083 """"""""
6084
6085 .. code-block:: llvm
6086
6087       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6088       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6089       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6090
6091 .. _i_inttoptr:
6092
6093 '``inttoptr .. to``' Instruction
6094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6095
6096 Syntax:
6097 """""""
6098
6099 ::
6100
6101       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6102
6103 Overview:
6104 """""""""
6105
6106 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6107 pointer type, ``ty2``.
6108
6109 Arguments:
6110 """"""""""
6111
6112 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6113 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6114 type.
6115
6116 Semantics:
6117 """"""""""
6118
6119 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6120 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6121 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6122 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6123 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6124 nothing is done (*no-op cast*).
6125
6126 Example:
6127 """"""""
6128
6129 .. code-block:: llvm
6130
6131       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6132       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6133       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6134       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6135
6136 .. _i_bitcast:
6137
6138 '``bitcast .. to``' Instruction
6139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6140
6141 Syntax:
6142 """""""
6143
6144 ::
6145
6146       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6147
6148 Overview:
6149 """""""""
6150
6151 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6152 changing any bits.
6153
6154 Arguments:
6155 """"""""""
6156
6157 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6158 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6159 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6160 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6161 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6162 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6163 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6164 long as they have the same size).
6165
6166 Semantics:
6167 """"""""""
6168
6169 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6170 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6171 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6172 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6173 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6174 pointers) types with the same address space through this instruction.
6175 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6176 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6177
6178 Example:
6179 """"""""
6180
6181 .. code-block:: llvm
6182
6183       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6184       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6185       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6186       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6187
6188 .. _i_addrspacecast:
6189
6190 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6192
6193 Syntax:
6194 """""""
6195
6196 ::
6197
6198       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6199
6200 Overview:
6201 """""""""
6202
6203 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6204 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6205
6206 Arguments:
6207 """"""""""
6208
6209 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6210 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6211 address space.
6212
6213 Semantics:
6214 """"""""""
6215
6216 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6217 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6218 value modification, depending on the target and the address space
6219 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6220 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6221 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6222 location.
6223
6224 Example:
6225 """"""""
6226
6227 .. code-block:: llvm
6228
6229       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6230       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6231       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6232
6233 .. _otherops:
6234
6235 Other Operations
6236 ----------------
6237
6238 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6239 which defy better classification.
6240
6241 .. _i_icmp:
6242
6243 '``icmp``' Instruction
6244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6245
6246 Syntax:
6247 """""""
6248
6249 ::
6250
6251       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6252
6253 Overview:
6254 """""""""
6255
6256 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6257 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6258 pointer, or pointer vector operands.
6259
6260 Arguments:
6261 """"""""""
6262
6263 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6264 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6265 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6266
6267 #. ``eq``: equal
6268 #. ``ne``: not equal
6269 #. ``ugt``: unsigned greater than
6270 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6271 #. ``ult``: unsigned less than
6272 #. ``ule``: unsigned less or equal
6273 #. ``sgt``: signed greater than
6274 #. ``sge``: signed greater or equal
6275 #. ``slt``: signed less than
6276 #. ``sle``: signed less or equal
6277
6278 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6279 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6280 must also be identical types.
6281
6282 Semantics:
6283 """"""""""
6284
6285 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6286 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6287 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6288
6289 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6290    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6291 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6292    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6293 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6294    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6295 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6296    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6297 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6298    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6299 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6300    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6301 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6302    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6303 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6304    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6305 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6306    if ``op1`` is less than ``op2``.
6307 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6308    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6309
6310 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6311 are compared as if they were integers.
6312
6313 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6314 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6315 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6316
6317 Example:
6318 """"""""
6319
6320 .. code-block:: llvm
6321
6322       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6323       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6324       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6325       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6326       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6327       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6328
6329 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6330 ``icmp`` instruction.
6331
6332 .. _i_fcmp:
6333
6334 '``fcmp``' Instruction
6335 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6336
6337 Syntax:
6338 """""""
6339
6340 ::
6341
6342       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6343
6344 Overview:
6345 """""""""
6346
6347 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6348 values based on comparison of its operands.
6349
6350 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6351 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6352
6353 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6354 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6355 compared.
6356
6357 Arguments:
6358 """"""""""
6359
6360 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6361 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6362 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6363
6364 #. ``false``: no comparison, always returns false
6365 #. ``oeq``: ordered and equal
6366 #. ``ogt``: ordered and greater than
6367 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6368 #. ``olt``: ordered and less than
6369 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6370 #. ``one``: ordered and not equal
6371 #. ``ord``: ordered (no nans)
6372 #. ``ueq``: unordered or equal
6373 #. ``ugt``: unordered or greater than
6374 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6375 #. ``ult``: unordered or less than
6376 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6377 #. ``une``: unordered or not equal
6378 #. ``uno``: unordered (either nans)
6379 #. ``true``: no comparison, always returns true
6380
6381 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6382 that either operand may be a QNAN.
6383
6384 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6385 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6386 type. They must have identical types.
6387
6388 Semantics:
6389 """"""""""
6390
6391 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6392 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6393 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6394 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6395
6396 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6397 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6398    is equal to ``op2``.
6399 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6400    is greater than ``op2``.
6401 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6402    is greater than or equal to ``op2``.
6403 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6404    is less than ``op2``.
6405 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6406    is less than or equal to ``op2``.
6407 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6408    is not equal to ``op2``.
6409 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6410 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6411    equal to ``op2``.
6412 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6413    greater than ``op2``.
6414 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6415    greater than or equal to ``op2``.
6416 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6417    less than ``op2``.
6418 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6419    less than or equal to ``op2``.
6420 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6421    not equal to ``op2``.
6422 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6423 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6424
6425 Example:
6426 """"""""
6427
6428 .. code-block:: llvm
6429
6430       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6431       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6432       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6433       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6434
6435 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6436 ``fcmp`` instruction.
6437
6438 .. _i_phi:
6439
6440 '``phi``' Instruction
6441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6442
6443 Syntax:
6444 """""""
6445
6446 ::
6447
6448       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6449
6450 Overview:
6451 """""""""
6452
6453 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6454 graph representing the function.
6455
6456 Arguments:
6457 """"""""""
6458
6459 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6460 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6461 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6462 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6463 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6464 label arguments.
6465
6466 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6467 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6468 block.
6469
6470 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6471 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6472 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6473 instruction's return value on the same edge).
6474
6475 Semantics:
6476 """"""""""
6477
6478 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6479 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6480 executed just prior to the current block.
6481
6482 Example:
6483 """"""""
6484
6485 .. code-block:: llvm
6486
6487     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6488       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6489       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6490       br label %Loop
6491
6492 .. _i_select:
6493
6494 '``select``' Instruction
6495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6496
6497 Syntax:
6498 """""""
6499
6500 ::
6501
6502       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6503
6504       selty is either i1 or {<N x i1>}
6505
6506 Overview:
6507 """""""""
6508
6509 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6510 condition, without IR-level branching.
6511
6512 Arguments:
6513 """"""""""
6514
6515 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6516 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6517 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6518 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6519 elements.
6520
6521 Semantics:
6522 """"""""""
6523
6524 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6525 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6526 argument.
6527
6528 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6529 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6530
6531 Example:
6532 """"""""
6533
6534 .. code-block:: llvm
6535
6536       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6537
6538 .. _i_call:
6539
6540 '``call``' Instruction
6541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6542
6543 Syntax:
6544 """""""
6545
6546 ::
6547
6548       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6549
6550 Overview:
6551 """""""""
6552
6553 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6554
6555 Arguments:
6556 """"""""""
6557
6558 This instruction requires several arguments:
6559
6560 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6561    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6562    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6563    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6564    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6565
6566    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6567       recursive cycle in the call graph.
6568    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6569       forwarded in place.
6570
6571    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6572    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6573    rules:
6574
6575    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6576      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6577    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6578      produced by the call or void.
6579    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6580      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6581      in address space.
6582    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6583    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6584      returned, and inalloca, must match.
6585
6586    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6587    the following conditions are met:
6588
6589    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6590    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6591       uses value of call or is void).
6592    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6593       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6594    -  `Platform-specific constraints are
6595       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6596
6597 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6598    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6599    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6600    calling convention of the call must match the calling convention of
6601    the target function, or else the behavior is undefined.
6602 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6603    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6604    are valid here.
6605 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6606    type of the return value. Functions that return no value are marked
6607    ``void``.
6608 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6609    being invoked. The argument types must match the types implied by
6610    this signature. This type can be omitted if the function is not
6611    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6612    function.
6613 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6614    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6615    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6616    to function value.
6617 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6618    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6619    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6620    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6621    extra arguments can be specified.
6622 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6623    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6624    attributes are valid here.
6625
6626 Semantics:
6627 """"""""""
6628
6629 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6630 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6631 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6632 flow continues with the instruction after the function call, and the
6633 return value of the function is bound to the result argument.
6634
6635 Example:
6636 """"""""
6637
6638 .. code-block:: llvm
6639
6640       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6641       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6642       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6643       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6644       call void %foo(i8 97 signext)
6645
6646       %struct.A = type { i32, i8 }
6647       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6648       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6649       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6650       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6651       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6652
6653 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6654 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6655 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6656 This is something we'd like to change in the future to provide better
6657 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6658
6659 .. _i_va_arg:
6660
6661 '``va_arg``' Instruction
6662 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6663
6664 Syntax:
6665 """""""
6666
6667 ::
6668
6669       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6670
6671 Overview:
6672 """""""""
6673
6674 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6675 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6676 the ``va_arg`` macro in C.
6677
6678 Arguments:
6679 """"""""""
6680
6681 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6682 argument. It returns a value of the specified argument type and
6683 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6684 type of ``va_list`` is target specific.
6685
6686 Semantics:
6687 """"""""""
6688
6689 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6690 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6691 the next argument. For more information, see the variable argument
6692 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6693
6694 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6695 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6696 function.
6697
6698 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6699 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6700
6701 Example:
6702 """"""""
6703
6704 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6705
6706 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6707 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6708 types on any target.
6709
6710 .. _i_landingpad:
6711
6712 '``landingpad``' Instruction
6713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6714
6715 Syntax:
6716 """""""
6717
6718 ::
6719
6720       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6721       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6722
6723       <clause> := catch <type> <value>
6724       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6725
6726 Overview:
6727 """""""""
6728
6729 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6730 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6731 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6732 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6733 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6734 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6735
6736 Arguments:
6737 """"""""""
6738
6739 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6740 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6741 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6742
6743 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6744 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6745 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6746 clause takes an array constant as its argument. Use
6747 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6748 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6749 the ``cleanup`` flag.
6750
6751 Semantics:
6752 """"""""""
6753
6754 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6755 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6756 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6757 calling conventions, how the personality function results are
6758 represented in LLVM IR is target specific.
6759
6760 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6761 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6762 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6763 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6764 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6765 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6766 unwinding continues further up the call stack.
6767
6768 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6769
6770 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6771    of an '``invoke``' instruction.
6772 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6773    first non-PHI instruction.
6774 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6775    pad block.
6776 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6777    '``landingpad``' instruction.
6778 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6779    personality function.
6780
6781 Example:
6782 """"""""
6783
6784 .. code-block:: llvm
6785
6786       ;; A landing pad which can catch an integer.
6787       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6788                catch i8** @_ZTIi
6789       ;; A landing pad that is a cleanup.
6790       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6791                cleanup
6792       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6793       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6794                catch i8** @_ZTIi
6795                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6796
6797 .. _intrinsics:
6798
6799 Intrinsic Functions
6800 ===================
6801
6802 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6803 have well known names and semantics and are required to follow certain
6804 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6805 for the LLVM language that does not require changing all of the
6806 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6807 reader/writer, the parser, etc...).
6808
6809 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6810 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6811 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6812 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6813 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6814 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6815 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6816 are added that they be documented here.
6817
6818 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6819 represents a family of functions that perform the same operation but on
6820 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6821 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6822 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6823 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6824 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6825 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6826 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6827 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6828 argument or the result.
6829
6830 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6831 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6832 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6833 whose type is matched against another type do not. For example, the
6834 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6835 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6836 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6837 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6838 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6839 type is matched against the return type, it does not require its own
6840 name suffix.
6841
6842 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6843 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6844
6845 .. _int_varargs:
6846
6847 Variable Argument Handling Intrinsics
6848 -------------------------------------
6849
6850 Variable argument support is defined in LLVM with the
6851 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6852 functions. These functions are related to the similarly named macros
6853 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6854
6855 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6856 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6857 does not define what this type is, so all transformations should be
6858 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6859
6860 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6861 variable argument handling intrinsic functions are used.
6862
6863 .. code-block:: llvm
6864
6865     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6866       ; Initialize variable argument processing
6867       %ap = alloca i8*
6868       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6869       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6870
6871       ; Read a single integer argument
6872       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6873
6874       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6875       %aq = alloca i8*
6876       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6877       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6878       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6879
6880       ; Stop processing of arguments.
6881       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6882       ret i32 %tmp
6883     }
6884
6885     declare void @llvm.va_start(i8*)
6886     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6887     declare void @llvm.va_end(i8*)
6888
6889 .. _int_va_start:
6890
6891 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6893
6894 Syntax:
6895 """""""
6896
6897 ::
6898
6899       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6900
6901 Overview:
6902 """""""""
6903
6904 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6905 subsequent use by ``va_arg``.
6906
6907 Arguments:
6908 """"""""""
6909
6910 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6911
6912 Semantics:
6913 """"""""""
6914
6915 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6916 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6917 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6918 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6919 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6920 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6921 that out.
6922
6923 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6925
6926 Syntax:
6927 """""""
6928
6929 ::
6930
6931       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6932
6933 Overview:
6934 """""""""
6935
6936 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6937 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6938
6939 Arguments:
6940 """"""""""
6941
6942 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6943
6944 Semantics:
6945 """"""""""
6946
6947 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6948 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6949 element to which the argument points. Calls to
6950 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6951 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6952 ``llvm.va_end``.
6953
6954 .. _int_va_copy:
6955
6956 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6958
6959 Syntax:
6960 """""""
6961
6962 ::
6963
6964       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6965
6966 Overview:
6967 """""""""
6968
6969 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6970 from the source argument list to the destination argument list.
6971
6972 Arguments:
6973 """"""""""
6974
6975 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6976 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6977
6978 Semantics:
6979 """"""""""
6980
6981 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6982 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6983 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6984 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6985 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6986
6987 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6988 --------------------------------------
6989
6990 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6991 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6992 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6993 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6994 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6995 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6996 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6997 details, see `Accurate Garbage Collection with
6998 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6999
7000 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
7001 address space (address space zero).
7002
7003 .. _int_gcroot:
7004
7005 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7007
7008 Syntax:
7009 """""""
7010
7011 ::
7012
7013       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7014
7015 Overview:
7016 """""""""
7017
7018 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7019 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7020
7021 Arguments:
7022 """"""""""
7023
7024 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7025 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7026 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7027 root.
7028
7029 Semantics:
7030 """"""""""
7031
7032 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7033 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7034 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7035 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7036 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7037
7038 .. _int_gcread:
7039
7040 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7042
7043 Syntax:
7044 """""""
7045
7046 ::
7047
7048       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7049
7050 Overview:
7051 """""""""
7052
7053 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7054 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7055 barriers.
7056
7057 Arguments:
7058 """"""""""
7059
7060 The second argument is the address to read from, which should be an
7061 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7062 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7063 runtime (otherwise null).
7064
7065 Semantics:
7066 """"""""""
7067
7068 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7069 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7070 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7071 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7072 algorithm <gc>`.
7073
7074 .. _int_gcwrite:
7075
7076 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7078
7079 Syntax:
7080 """""""
7081
7082 ::
7083
7084       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7085
7086 Overview:
7087 """""""""
7088
7089 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7090 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7091 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7092
7093 Arguments:
7094 """"""""""
7095
7096 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7097 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7098 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7099 object, Obj may be null.
7100
7101 Semantics:
7102 """"""""""
7103
7104 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7105 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7106 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7107 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7108 algorithm <gc>`.
7109
7110 Code Generator Intrinsics
7111 -------------------------
7112
7113 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7114 may only be implemented with code generator support.
7115
7116 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7118
7119 Syntax:
7120 """""""
7121
7122 ::
7123
7124       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7125
7126 Overview:
7127 """""""""
7128
7129 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7130 target-specific value indicating the return address of the current
7131 function or one of its callers.
7132
7133 Arguments:
7134 """"""""""
7135
7136 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7137 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7138 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7139 value.
7140
7141 Semantics:
7142 """"""""""
7143
7144 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7145 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7146 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7147 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7148 used for debugging purposes.
7149
7150 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7151 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7152 of the obvious source-language caller.
7153
7154 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7156
7157 Syntax:
7158 """""""
7159
7160 ::
7161
7162       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7163
7164 Overview:
7165 """""""""
7166
7167 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7168 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7169
7170 Arguments:
7171 """"""""""
7172
7173 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7174 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7175 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7176 value.
7177
7178 Semantics:
7179 """"""""""
7180
7181 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7182 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7183 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7184 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7185 used for debugging purposes.
7186
7187 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7188 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7189 of the obvious source-language caller.
7190
7191 .. _int_read_register:
7192 .. _int_write_register:
7193
7194 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7196
7197 Syntax:
7198 """""""
7199
7200 ::
7201
7202       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7203       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7204       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7205       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7206       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
7207
7208 Overview:
7209 """""""""
7210
7211 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7212 provides access to the named register. The register must be valid on
7213 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7214 with the register being read.
7215
7216 Semantics:
7217 """"""""""
7218
7219 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7220 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7221 the current value of the register, where possible.
7222
7223 This is useful to implement named register global variables that need
7224 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7225 bare-metal programs including OS kernels.
7226
7227 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7228 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7229 allocatable registers are not supported.
7230
7231 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7232 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7233 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7234 registers.
7235
7236 .. _int_stacksave:
7237
7238 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7240
7241 Syntax:
7242 """""""
7243
7244 ::
7245
7246       declare i8* @llvm.stacksave()
7247
7248 Overview:
7249 """""""""
7250
7251 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7252 of the function stack, for use with
7253 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7254 implementing language features like scoped automatic variable sized
7255 arrays in C99.
7256
7257 Semantics:
7258 """"""""""
7259
7260 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7261 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7262 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7263 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7264 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7265 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7266 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7267
7268 .. _int_stackrestore:
7269
7270 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7271 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7272
7273 Syntax:
7274 """""""
7275
7276 ::
7277
7278       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7279
7280 Overview:
7281 """""""""
7282
7283 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7284 the function stack to the state it was in when the corresponding
7285 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7286 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7287 sized arrays in C99.
7288
7289 Semantics:
7290 """"""""""
7291
7292 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7293
7294 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7296
7297 Syntax:
7298 """""""
7299
7300 ::
7301
7302       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7303
7304 Overview:
7305 """""""""
7306
7307 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7308 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7309 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7310 its performance characteristics.
7311
7312 Arguments:
7313 """"""""""
7314
7315 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7316 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7317 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7318 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7319 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7320 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7321 arguments must be constant integers.
7322
7323 Semantics:
7324 """"""""""
7325
7326 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7327 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7328 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7329 the processor cache for better performance.
7330
7331 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7333
7334 Syntax:
7335 """""""
7336
7337 ::
7338
7339       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7340
7341 Overview:
7342 """""""""
7343
7344 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7345 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7346 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7347 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7348 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7349 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7350 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7351 allow correlations of simulation runs.
7352
7353 Arguments:
7354 """"""""""
7355
7356 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7357
7358 Semantics:
7359 """"""""""
7360
7361 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7362 that do not support this intrinsic may ignore it.
7363
7364 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7366
7367 Syntax:
7368 """""""
7369
7370 ::
7371
7372       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7373
7374 Overview:
7375 """""""""
7376
7377 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7378 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7379 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7380 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7381 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7382 timings.
7383
7384 Semantics:
7385 """"""""""
7386
7387 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7388 memory. Implementations are allowed to either return a application
7389 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7390 is lowered to a constant 0.
7391
7392 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7393 running at and the host platform.
7394
7395 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7396 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7397
7398 Syntax:
7399 """""""
7400
7401 ::
7402
7403       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7404
7405 Overview:
7406 """""""""
7407
7408 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7409 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7410 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7411 flushes the instruction cache.
7412
7413 Semantics:
7414 """"""""""
7415
7416 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7417 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7418 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7419 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7420 privileges.
7421
7422 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7423 time library.
7424
7425 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7426 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7427
7428 Standard C Library Intrinsics
7429 -----------------------------
7430
7431 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7432 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7433 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7434 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7435
7436 .. _int_memcpy:
7437
7438 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7440
7441 Syntax:
7442 """""""
7443
7444 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7445 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7446 support all bit widths however.
7447
7448 ::
7449
7450       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7451                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7452       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7453                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7454
7455 Overview:
7456 """""""""
7457
7458 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7459 source location to the destination location.
7460
7461 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7462 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7463 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7464
7465 Arguments:
7466 """"""""""
7467
7468 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7469 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7470 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7471 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7472 boolean indicating a volatile access.
7473
7474 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7475 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7476 are aligned to that boundary.
7477
7478 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7479 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7480 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7481
7482 Semantics:
7483 """"""""""
7484
7485 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7486 source location to the destination location, which are not allowed to
7487 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7488 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7489 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7490
7491 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7493
7494 Syntax:
7495 """""""
7496
7497 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7498 bit width and for different address space. Not all targets support all
7499 bit widths however.
7500
7501 ::
7502
7503       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7504                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7505       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7506                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7507
7508 Overview:
7509 """""""""
7510
7511 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7512 source location to the destination location. It is similar to the
7513 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7514 overlap.
7515
7516 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7517 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7518 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7519
7520 Arguments:
7521 """"""""""
7522
7523 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7524 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7525 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7526 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7527 boolean indicating a volatile access.
7528
7529 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7530 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7531 aligned to that boundary.
7532
7533 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7534 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7535 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7536
7537 Semantics:
7538 """"""""""
7539
7540 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7541 source location to the destination location, which may overlap. It
7542 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7543 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7544 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7545
7546 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7548
7549 Syntax:
7550 """""""
7551
7552 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7553 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7554 support all bit widths.
7555
7556 ::
7557
7558       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7559                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7560       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7561                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7562
7563 Overview:
7564 """""""""
7565
7566 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7567 particular byte value.
7568
7569 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7570 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7571 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7572
7573 Arguments:
7574 """"""""""
7575
7576 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7577 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7578 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7579 argument is the known alignment of the destination location.
7580
7581 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7582 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7583 that boundary.
7584
7585 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7586 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7587 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7588
7589 Semantics:
7590 """"""""""
7591
7592 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7593 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7594 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7595 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7596
7597 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7599
7600 Syntax:
7601 """""""
7602
7603 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7604 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7605 all types however.
7606
7607 ::
7608
7609       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7610       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7611       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7612       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7613       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7614
7615 Overview:
7616 """""""""
7617
7618 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7619 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7620 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7621 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7622 because there is no need to worry about errno being set).
7623 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7624
7625 Arguments:
7626 """"""""""
7627
7628 The argument and return value are floating point numbers of the same
7629 type.
7630
7631 Semantics:
7632 """"""""""
7633
7634 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7635 nonnegative floating point number.
7636
7637 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7639
7640 Syntax:
7641 """""""
7642
7643 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7644 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7645 all types however.
7646
7647 ::
7648
7649       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7650       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7651       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7652       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7653       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7654
7655 Overview:
7656 """""""""
7657
7658 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7659 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7660 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7661 used, the second argument remains a scalar integer value.
7662
7663 Arguments:
7664 """"""""""
7665
7666 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7667 raise to that power.
7668
7669 Semantics:
7670 """"""""""
7671
7672 This function returns the first value raised to the second power with an
7673 unspecified sequence of rounding operations.
7674
7675 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7676 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7677
7678 Syntax:
7679 """""""
7680
7681 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7682 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7683 all types however.
7684
7685 ::
7686
7687       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7688       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7689       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7690       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7691       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7692
7693 Overview:
7694 """""""""
7695
7696 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7697
7698 Arguments:
7699 """"""""""
7700
7701 The argument and return value are floating point numbers of the same
7702 type.
7703
7704 Semantics:
7705 """"""""""
7706
7707 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7708 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7709 conditions in the same way.
7710
7711 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7712 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7713
7714 Syntax:
7715 """""""
7716
7717 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7718 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7719 all types however.
7720
7721 ::
7722
7723       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7724       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7725       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7726       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7727       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7728
7729 Overview:
7730 """""""""
7731
7732 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7733
7734 Arguments:
7735 """"""""""
7736
7737 The argument and return value are floating point numbers of the same
7738 type.
7739
7740 Semantics:
7741 """"""""""
7742
7743 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7744 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7745 conditions in the same way.
7746
7747 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7749
7750 Syntax:
7751 """""""
7752
7753 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7754 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7755 all types however.
7756
7757 ::
7758
7759       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7760       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7761       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7762       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7763       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7764
7765 Overview:
7766 """""""""
7767
7768 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7769 specified (positive or negative) power.
7770
7771 Arguments:
7772 """"""""""
7773
7774 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7775 to raise to that power.
7776
7777 Semantics:
7778 """"""""""
7779
7780 This function returns the first value raised to the second power,
7781 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7782 handles error conditions in the same way.
7783
7784 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7786
7787 Syntax:
7788 """""""
7789
7790 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7791 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7792 all types however.
7793
7794 ::
7795
7796       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7797       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7798       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7799       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7800       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7801
7802 Overview:
7803 """""""""
7804
7805 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7806
7807 Arguments:
7808 """"""""""
7809
7810 The argument and return value are floating point numbers of the same
7811 type.
7812
7813 Semantics:
7814 """"""""""
7815
7816 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7817 would, and handles error conditions in the same way.
7818
7819 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7820 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7821
7822 Syntax:
7823 """""""
7824
7825 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7826 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7827 all types however.
7828
7829 ::
7830
7831       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7832       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7833       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7834       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7835       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7836
7837 Overview:
7838 """""""""
7839
7840 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7841
7842 Arguments:
7843 """"""""""
7844
7845 The argument and return value are floating point numbers of the same
7846 type.
7847
7848 Semantics:
7849 """"""""""
7850
7851 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7852 would, and handles error conditions in the same way.
7853
7854 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7856
7857 Syntax:
7858 """""""
7859
7860 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7861 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7862 all types however.
7863
7864 ::
7865
7866       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7867       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7868       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7869       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7870       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7871
7872 Overview:
7873 """""""""
7874
7875 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7876
7877 Arguments:
7878 """"""""""
7879
7880 The argument and return value are floating point numbers of the same
7881 type.
7882
7883 Semantics:
7884 """"""""""
7885
7886 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7887 would, and handles error conditions in the same way.
7888
7889 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7891
7892 Syntax:
7893 """""""
7894
7895 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7896 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7897 all types however.
7898
7899 ::
7900
7901       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7902       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7903       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7904       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7905       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7906
7907 Overview:
7908 """""""""
7909
7910 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7911
7912 Arguments:
7913 """"""""""
7914
7915 The argument and return value are floating point numbers of the same
7916 type.
7917
7918 Semantics:
7919 """"""""""
7920
7921 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7922 would, and handles error conditions in the same way.
7923
7924 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7926
7927 Syntax:
7928 """""""
7929
7930 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7931 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7932 all types however.
7933
7934 ::
7935
7936       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7937       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7938       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7939       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7940       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7941
7942 Overview:
7943 """""""""
7944
7945 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7946
7947 Arguments:
7948 """"""""""
7949
7950 The argument and return value are floating point numbers of the same
7951 type.
7952
7953 Semantics:
7954 """"""""""
7955
7956 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7957 would, and handles error conditions in the same way.
7958
7959 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7961
7962 Syntax:
7963 """""""
7964
7965 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7966 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7967 all types however.
7968
7969 ::
7970
7971       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7972       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7973       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7974       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7975       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7976
7977 Overview:
7978 """""""""
7979
7980 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7981 operation.
7982
7983 Arguments:
7984 """"""""""
7985
7986 The argument and return value are floating point numbers of the same
7987 type.
7988
7989 Semantics:
7990 """"""""""
7991
7992 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7993 would, and does not set errno.
7994
7995 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7997
7998 Syntax:
7999 """""""
8000
8001 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8002 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8003 all types however.
8004
8005 ::
8006
8007       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8008       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8009       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
8010       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8011       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8012
8013 Overview:
8014 """""""""
8015
8016 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8017 operand.
8018
8019 Arguments:
8020 """"""""""
8021
8022 The argument and return value are floating point numbers of the same
8023 type.
8024
8025 Semantics:
8026 """"""""""
8027
8028 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8029 would, and handles error conditions in the same way.
8030
8031 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8032 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8033
8034 Syntax:
8035 """""""
8036
8037 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8038 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8039 all types however.
8040
8041 ::
8042
8043       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8044       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8045       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8046       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8047       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8048
8049 Overview:
8050 """""""""
8051
8052 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8053 first operand and the sign of the second operand.
8054
8055 Arguments:
8056 """"""""""
8057
8058 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8059 type.
8060
8061 Semantics:
8062 """"""""""
8063
8064 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8065 functions would, and handles error conditions in the same way.
8066
8067 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8069
8070 Syntax:
8071 """""""
8072
8073 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8074 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8075 all types however.
8076
8077 ::
8078
8079       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8080       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8081       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8082       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8083       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8084
8085 Overview:
8086 """""""""
8087
8088 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8089
8090 Arguments:
8091 """"""""""
8092
8093 The argument and return value are floating point numbers of the same
8094 type.
8095
8096 Semantics:
8097 """"""""""
8098
8099 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8100 would, and handles error conditions in the same way.
8101
8102 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8104
8105 Syntax:
8106 """""""
8107
8108 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8109 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8110 all types however.
8111
8112 ::
8113
8114       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8115       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8116       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8117       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8118       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8119
8120 Overview:
8121 """""""""
8122
8123 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8124
8125 Arguments:
8126 """"""""""
8127
8128 The argument and return value are floating point numbers of the same
8129 type.
8130
8131 Semantics:
8132 """"""""""
8133
8134 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8135 would, and handles error conditions in the same way.
8136
8137 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8139
8140 Syntax:
8141 """""""
8142
8143 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8144 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8145 all types however.
8146
8147 ::
8148
8149       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8150       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8151       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8152       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8153       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8154
8155 Overview:
8156 """""""""
8157
8158 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8159 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8160
8161 Arguments:
8162 """"""""""
8163
8164 The argument and return value are floating point numbers of the same
8165 type.
8166
8167 Semantics:
8168 """"""""""
8169
8170 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8171 would, and handles error conditions in the same way.
8172
8173 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8175
8176 Syntax:
8177 """""""
8178
8179 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8180 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8181 all types however.
8182
8183 ::
8184
8185       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8186       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8187       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8188       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8189       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8190
8191 Overview:
8192 """""""""
8193
8194 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8195 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8196 operand isn't an integer.
8197
8198 Arguments:
8199 """"""""""
8200
8201 The argument and return value are floating point numbers of the same
8202 type.
8203
8204 Semantics:
8205 """"""""""
8206
8207 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8208 would, and handles error conditions in the same way.
8209
8210 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8212
8213 Syntax:
8214 """""""
8215
8216 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8217 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8218 all types however.
8219
8220 ::
8221
8222       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8223       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8224       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8225       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8226       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8227
8228 Overview:
8229 """""""""
8230
8231 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8232 nearest integer.
8233
8234 Arguments:
8235 """"""""""
8236
8237 The argument and return value are floating point numbers of the same
8238 type.
8239
8240 Semantics:
8241 """"""""""
8242
8243 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8244 functions would, and handles error conditions in the same way.
8245
8246 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8248
8249 Syntax:
8250 """""""
8251
8252 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8253 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8254 all types however.
8255
8256 ::
8257
8258       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8259       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8260       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8261       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8262       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8263
8264 Overview:
8265 """""""""
8266
8267 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8268 nearest integer.
8269
8270 Arguments:
8271 """"""""""
8272
8273 The argument and return value are floating point numbers of the same
8274 type.
8275
8276 Semantics:
8277 """"""""""
8278
8279 This function returns the same values as the libm ``round``
8280 functions would, and handles error conditions in the same way.
8281
8282 Bit Manipulation Intrinsics
8283 ---------------------------
8284
8285 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8286 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8287
8288 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8290
8291 Syntax:
8292 """""""
8293
8294 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8295 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8296
8297 ::
8298
8299       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8300       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8301       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8302
8303 Overview:
8304 """""""""
8305
8306 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8307 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8308 These are useful for performing operations on data that is not in the
8309 target's native byte order.
8310
8311 Semantics:
8312 """"""""""
8313
8314 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8315 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8316 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8317 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8318 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8319 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8320 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8321 respectively).
8322
8323 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8325
8326 Syntax:
8327 """""""
8328
8329 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8330 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8331 support all bit widths or vector types, however.
8332
8333 ::
8334
8335       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8336       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8337       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8338       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8339       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8340       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8341
8342 Overview:
8343 """""""""
8344
8345 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8346 in a value.
8347
8348 Arguments:
8349 """"""""""
8350
8351 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8352 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8353 match the argument type.
8354
8355 Semantics:
8356 """"""""""
8357
8358 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8359 each element of a vector.
8360
8361 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8363
8364 Syntax:
8365 """""""
8366
8367 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8368 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8369 targets support all bit widths or vector types, however.
8370
8371 ::
8372
8373       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8374       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8375       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8376       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8377       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8378       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8379
8380 Overview:
8381 """""""""
8382
8383 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8384 leading zeros in a variable.
8385
8386 Arguments:
8387 """"""""""
8388
8389 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8390 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8391 type must match the first argument type.
8392
8393 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8394 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8395 defined result. Historically some architectures did not provide a
8396 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8397 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8398
8399 Semantics:
8400 """"""""""
8401
8402 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8403 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8404 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8405 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8406 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8407
8408 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8410
8411 Syntax:
8412 """""""
8413
8414 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8415 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8416 support all bit widths or vector types, however.
8417
8418 ::
8419
8420       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8421       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8422       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8423       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8424       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8425       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8426
8427 Overview:
8428 """""""""
8429
8430 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8431 trailing zeros.
8432
8433 Arguments:
8434 """"""""""
8435
8436 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8437 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8438 type must match the first argument type.
8439
8440 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8441 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8442 defined result. Historically some architectures did not provide a
8443 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8444 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8445
8446 Semantics:
8447 """"""""""
8448
8449 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8450 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8451 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8452 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8453 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8454
8455 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8456 -----------------------------------
8457
8458 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8459
8460 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8462
8463 Syntax:
8464 """""""
8465
8466 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8467 on any integer bit width.
8468
8469 ::
8470
8471       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8472       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8473       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8474
8475 Overview:
8476 """""""""
8477
8478 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8479 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8480 occurred during the signed summation.
8481
8482 Arguments:
8483 """"""""""
8484
8485 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8486 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8487 bit width. The second element of the result structure must be of type
8488 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8489 addition.
8490
8491 Semantics:
8492 """"""""""
8493
8494 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8495 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8496 first element of which is the signed summation, and the second element
8497 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8498 overflow.
8499
8500 Examples:
8501 """""""""
8502
8503 .. code-block:: llvm
8504
8505       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8506       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8507       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8508       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8509
8510 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8511 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8512
8513 Syntax:
8514 """""""
8515
8516 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8517 on any integer bit width.
8518
8519 ::
8520
8521       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8522       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8523       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8524
8525 Overview:
8526 """""""""
8527
8528 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8529 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8530 occurred during the unsigned summation.
8531
8532 Arguments:
8533 """"""""""
8534
8535 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8536 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8537 bit width. The second element of the result structure must be of type
8538 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8539 addition.
8540
8541 Semantics:
8542 """"""""""
8543
8544 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8545 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8546 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8547 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8548
8549 Examples:
8550 """""""""
8551
8552 .. code-block:: llvm
8553
8554       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8555       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8556       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8557       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8558
8559 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8561
8562 Syntax:
8563 """""""
8564
8565 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8566 on any integer bit width.
8567
8568 ::
8569
8570       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8571       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8572       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8573
8574 Overview:
8575 """""""""
8576
8577 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8578 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8579 overflow occurred during the signed subtraction.
8580
8581 Arguments:
8582 """"""""""
8583
8584 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8585 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8586 bit width. The second element of the result structure must be of type
8587 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8588 subtraction.
8589
8590 Semantics:
8591 """"""""""
8592
8593 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8594 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8595 first element of which is the subtraction, and the second element of
8596 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8597 overflow.
8598
8599 Examples:
8600 """""""""
8601
8602 .. code-block:: llvm
8603
8604       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8605       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8606       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8607       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8608
8609 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8611
8612 Syntax:
8613 """""""
8614
8615 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8616 on any integer bit width.
8617
8618 ::
8619
8620       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8621       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8622       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8623
8624 Overview:
8625 """""""""
8626
8627 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8628 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8629 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8630
8631 Arguments:
8632 """"""""""
8633
8634 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8635 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8636 bit width. The second element of the result structure must be of type
8637 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8638 subtraction.
8639
8640 Semantics:
8641 """"""""""
8642
8643 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8644 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8645 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8646 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8647 overflow.
8648
8649 Examples:
8650 """""""""
8651
8652 .. code-block:: llvm
8653
8654       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8655       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8656       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8657       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8658
8659 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8661
8662 Syntax:
8663 """""""
8664
8665 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8666 on any integer bit width.
8667
8668 ::
8669
8670       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8671       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8672       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8673
8674 Overview:
8675 """""""""
8676
8677 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8678 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8679 overflow occurred during the signed multiplication.
8680
8681 Arguments:
8682 """"""""""
8683
8684 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8685 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8686 bit width. The second element of the result structure must be of type
8687 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8688 multiplication.
8689
8690 Semantics:
8691 """"""""""
8692
8693 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8694 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8695 the first element of which is the multiplication, and the second element
8696 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8697 overflow.
8698
8699 Examples:
8700 """""""""
8701
8702 .. code-block:: llvm
8703
8704       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8705       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8706       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8707       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8708
8709 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8711
8712 Syntax:
8713 """""""
8714
8715 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8716 on any integer bit width.
8717
8718 ::
8719
8720       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8721       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8722       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8723
8724 Overview:
8725 """""""""
8726
8727 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8728 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8729 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8730
8731 Arguments:
8732 """"""""""
8733
8734 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8735 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8736 bit width. The second element of the result structure must be of type
8737 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8738 multiplication.
8739
8740 Semantics:
8741 """"""""""
8742
8743 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8744 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8745 the first element of which is the multiplication, and the second
8746 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8747 resulted in an overflow.
8748
8749 Examples:
8750 """""""""
8751
8752 .. code-block:: llvm
8753
8754       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8755       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8756       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8757       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8758
8759 Specialised Arithmetic Intrinsics
8760 ---------------------------------
8761
8762 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8764
8765 Syntax:
8766 """""""
8767
8768 ::
8769
8770       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8771       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8772
8773 Overview:
8774 """""""""
8775
8776 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8777 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8778 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8779 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8780 and add instructions.
8781
8782 Arguments:
8783 """"""""""
8784
8785 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8786 multiplicands, a and b, and an addend c.
8787
8788 Semantics:
8789 """"""""""
8790
8791 The expression:
8792
8793 ::
8794
8795       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8796
8797 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8798 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8799 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8800 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8801 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8802 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8803
8804 Examples:
8805 """""""""
8806
8807 .. code-block:: llvm
8808
8809       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
8810
8811 Half Precision Floating Point Intrinsics
8812 ----------------------------------------
8813
8814 For most target platforms, half precision floating point is a
8815 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8816 but does not support computation in the format.
8817
8818 This means that code must first load the half-precision floating point
8819 value as an i16, then convert it to float with
8820 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8821 then be performed on the float value (including extending to double
8822 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8823 if needed, then converted to i16 with
8824 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8825 i16 value.
8826
8827 .. _int_convert_to_fp16:
8828
8829 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8831
8832 Syntax:
8833 """""""
8834
8835 ::
8836
8837       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8838       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
8839
8840 Overview:
8841 """""""""
8842
8843 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8844 conventional floating point type to half precision floating point format.
8845
8846 Arguments:
8847 """"""""""
8848
8849 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8850 converted.
8851
8852 Semantics:
8853 """"""""""
8854
8855 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8856 conventional floating point format to half precision floating point format. The
8857 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
8858
8859 Examples:
8860 """""""""
8861
8862 .. code-block:: llvm
8863
8864       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8865       store i16 %res, i16* @x, align 2
8866
8867 .. _int_convert_from_fp16:
8868
8869 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8870 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8871
8872 Syntax:
8873 """""""
8874
8875 ::
8876
8877       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
8878       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
8879
8880 Overview:
8881 """""""""
8882
8883 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8884 conversion from half precision floating point format to single precision
8885 floating point format.
8886
8887 Arguments:
8888 """"""""""
8889
8890 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8891 converted.
8892
8893 Semantics:
8894 """"""""""
8895
8896 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8897 conversion from half single precision floating point format to single
8898 precision floating point format. The input half-float value is
8899 represented by an ``i16`` value.
8900
8901 Examples:
8902 """""""""
8903
8904 .. code-block:: llvm
8905
8906       %a = load i16* @x, align 2
8907       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8908
8909 Debugger Intrinsics
8910 -------------------
8911
8912 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8913 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8914 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8915 document.
8916
8917 Exception Handling Intrinsics
8918 -----------------------------
8919
8920 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8921 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8922 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8923
8924 .. _int_trampoline:
8925
8926 Trampoline Intrinsics
8927 ---------------------
8928
8929 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8930 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8931 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8932 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8933 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8934 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8935 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8936 extension.
8937
8938 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8939 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8940 It can be created as follows:
8941
8942 .. code-block:: llvm
8943
8944       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8945       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8946       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8947       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8948       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8949
8950 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8951 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8952
8953 .. _int_it:
8954
8955 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8957
8958 Syntax:
8959 """""""
8960
8961 ::
8962
8963       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8964
8965 Overview:
8966 """""""""
8967
8968 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8969 turning it into a trampoline.
8970
8971 Arguments:
8972 """"""""""
8973
8974 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8975 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8976 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8977 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8978 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8979 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8980 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8981 bitcast to an ``i8*``.
8982
8983 Semantics:
8984 """"""""""
8985
8986 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8987 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8988 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8989 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8990 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8991 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8992 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8993 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8994 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8995 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8996 modified, then the effect of any later call to the returned function
8997 pointer is undefined.
8998
8999 .. _int_at:
9000
9001 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9003
9004 Syntax:
9005 """""""
9006
9007 ::
9008
9009       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9010
9011 Overview:
9012 """""""""
9013
9014 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9015 a trampoline (passed as ``tramp``).
9016
9017 Arguments:
9018 """"""""""
9019
9020 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9021 code filled in by a previous call to
9022 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9023
9024 Semantics:
9025 """"""""""
9026
9027 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9028 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9029 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9030 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9031 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9032
9033 Memory Use Markers
9034 ------------------
9035
9036 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9037 memory objects and ranges where variables are immutable.
9038
9039 .. _int_lifestart:
9040
9041 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9042 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9043
9044 Syntax:
9045 """""""
9046
9047 ::
9048
9049       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9050
9051 Overview:
9052 """""""""
9053
9054 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9055 object's lifetime.
9056
9057 Arguments:
9058 """"""""""
9059
9060 The first argument is a constant integer representing the size of the
9061 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9062 to the object.
9063
9064 Semantics:
9065 """"""""""
9066
9067 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9068 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9069 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9070 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9071
9072 .. _int_lifeend:
9073
9074 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9076
9077 Syntax:
9078 """""""
9079
9080 ::
9081
9082       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9083
9084 Overview:
9085 """""""""
9086
9087 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9088 object's lifetime.
9089
9090 Arguments:
9091 """"""""""
9092
9093 The first argument is a constant integer representing the size of the
9094 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9095 to the object.
9096
9097 Semantics:
9098 """"""""""
9099
9100 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9101 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9102 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9103 object following this intrinsic may be removed as dead.
9104
9105 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9106 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9107
9108 Syntax:
9109 """""""
9110
9111 ::
9112
9113       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9114
9115 Overview:
9116 """""""""
9117
9118 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9119 a memory object will not change.
9120
9121 Arguments:
9122 """"""""""
9123
9124 The first argument is a constant integer representing the size of the
9125 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9126 to the object.
9127
9128 Semantics:
9129 """"""""""
9130
9131 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9132 the return value, the referenced memory location is constant and
9133 unchanging.
9134
9135 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9137
9138 Syntax:
9139 """""""
9140
9141 ::
9142
9143       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9144
9145 Overview:
9146 """""""""
9147
9148 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9149 memory object are mutable.
9150
9151 Arguments:
9152 """"""""""
9153
9154 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9155 The second argument is a constant integer representing the size of the
9156 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9157 pointer to the object.
9158
9159 Semantics:
9160 """"""""""
9161
9162 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9163
9164 General Intrinsics
9165 ------------------
9166
9167 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9168 purpose.
9169
9170 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9172
9173 Syntax:
9174 """""""
9175
9176 ::
9177
9178       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9179
9180 Overview:
9181 """""""""
9182
9183 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9184
9185 Arguments:
9186 """"""""""
9187
9188 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9189 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9190 source file name, and the last argument is the line number.
9191
9192 Semantics:
9193 """"""""""
9194
9195 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9196 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9197 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9198 ignored by code generation and optimization.
9199
9200 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9202
9203 Syntax:
9204 """""""
9205
9206 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9207 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9208 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9209 '``0``'.
9210
9211 ::
9212
9213       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9214       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9215       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9216       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9217       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9218
9219 Overview:
9220 """""""""
9221
9222 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9223
9224 Arguments:
9225 """"""""""
9226
9227 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9228 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9229 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9230 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9231
9232 Semantics:
9233 """"""""""
9234
9235 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9236 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9237 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9238 generation and optimization.
9239
9240 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9242
9243 Syntax:
9244 """""""
9245
9246 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9247 any integer bit width.
9248
9249 ::
9250
9251       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9252       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9253       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9254       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9255       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9256
9257 Overview:
9258 """""""""
9259
9260 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9261
9262 Arguments:
9263 """"""""""
9264
9265 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9266 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9267 global string which is the source file name, and the last argument is
9268 the line number. It returns the value of the first argument.
9269
9270 Semantics:
9271 """"""""""
9272
9273 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9274 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9275 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9276 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9277
9278 '``llvm.trap``' Intrinsic
9279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9280
9281 Syntax:
9282 """""""
9283
9284 ::
9285
9286       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9287
9288 Overview:
9289 """""""""
9290
9291 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9292
9293 Arguments:
9294 """"""""""
9295
9296 None.
9297
9298 Semantics:
9299 """"""""""
9300
9301 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9302 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9303 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9304
9305 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9307
9308 Syntax:
9309 """""""
9310
9311 ::
9312
9313       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9314
9315 Overview:
9316 """""""""
9317
9318 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9319
9320 Arguments:
9321 """"""""""
9322
9323 None.
9324
9325 Semantics:
9326 """"""""""
9327
9328 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9329 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9330 debugger.
9331
9332 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9334
9335 Syntax:
9336 """""""
9337
9338 ::
9339
9340       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9341
9342 Overview:
9343 """""""""
9344
9345 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9346 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9347 is placed on the stack before local variables.
9348
9349 Arguments:
9350 """"""""""
9351
9352 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9353 The first argument is the value loaded from the stack guard
9354 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9355 enough space to hold the value of the guard.
9356
9357 Semantics:
9358 """"""""""
9359
9360 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9361 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9362 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9363 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9364 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9365 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9366 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9367
9368 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9370
9371 Syntax:
9372 """""""
9373
9374 ::
9375
9376       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9377
9378 Overview:
9379 """""""""
9380
9381 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9382 created stack protector and if they are not equal calls the
9383 ``__stack_chk_fail()`` function.
9384
9385 Arguments:
9386 """"""""""
9387
9388 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9389 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9390
9391 Semantics:
9392 """"""""""
9393
9394 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9395 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9396 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9397
9398 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9399 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9400 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9401 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9402 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9403 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9404 codegen after the tail call decision has occurred.
9405
9406 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9408
9409 Syntax:
9410 """""""
9411
9412 ::
9413
9414       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9415       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9416
9417 Overview:
9418 """""""""
9419
9420 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9421 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9422 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9423 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9424 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9425 other object.
9426
9427 Arguments:
9428 """"""""""
9429
9430 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9431 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9432 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9433 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9434 only accepts constants.
9435
9436 Semantics:
9437 """"""""""
9438
9439 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9440 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9441 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9442 on the ``min`` argument).
9443
9444 '``llvm.expect``' Intrinsic
9445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9446
9447 Syntax:
9448 """""""
9449
9450 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9451 integer bit width.
9452
9453 ::
9454
9455       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9456       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9457       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9458
9459 Overview:
9460 """""""""
9461
9462 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9463 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9464
9465 Arguments:
9466 """"""""""
9467
9468 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9469 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9470 constant value, variables are not allowed.
9471
9472 Semantics:
9473 """"""""""
9474
9475 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9476
9477 '``llvm.assume``' Intrinsic
9478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9479
9480 Syntax:
9481 """""""
9482
9483 ::
9484
9485       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
9486
9487 Overview:
9488 """""""""
9489
9490 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
9491 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
9492 of the code.
9493
9494 Arguments:
9495 """"""""""
9496
9497 The condition which the optimizer may assume is always true.
9498
9499 Semantics:
9500 """"""""""
9501
9502 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
9503 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
9504 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
9505 provided condition are not used for code generation. If the condition is
9506 violated during execution, the behavior is undefined.
9507
9508 Please note that optimizer might limit the transformations performed on values
9509 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
9510 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
9511 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does cause
9512 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
9513 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
9514 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
9515 optimizer.
9516
9517 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9518 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9519
9520 Syntax:
9521 """""""
9522
9523 ::
9524
9525       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9526
9527 Overview:
9528 """""""""
9529
9530 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9531 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9532
9533 Arguments:
9534 """"""""""
9535
9536 None.
9537
9538 Semantics:
9539 """"""""""
9540
9541 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9542 by codegen.
9543
9544 Stack Map Intrinsics
9545 --------------------
9546
9547 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9548 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9549 are described in :doc:`StackMaps`.