Don't set PrivateGlobalPrefix for NVPTX and R600.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
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 which 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.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``linker_private``
201     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
202     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
203     they are removed by the linker from the final linked image
204     (executable or dynamic library).
205 ``linker_private_weak``
206     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
207     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
208     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
209     image (executable or dynamic library).
210 ``internal``
211     Similar to private, but the value shows as a local symbol
212     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
213     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
214 ``available_externally``
215     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
216     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
217     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
218     of the definition of the global, which is known to be somewhere
219     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
220     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
221     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
222     not declarations.
223 ``linkonce``
224     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
225     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
226     some forms of inline functions, templates, or other code which must
227     be generated in each translation unit that uses it, but where the
228     body may be overridden with a more definitive definition later.
229     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
230     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
231     inline the body of this function into callers because it doesn't
232     know if this definition of the function is the definitive definition
233     within the program or whether it will be overridden by a stronger
234     definition. To enable inlining and other optimizations, use
235     "``linkonce_odr``" linkage.
236 ``weak``
237     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
238     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
239     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
240     in C source code.
241 ``common``
242     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
243     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
244     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
245     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
246     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
247     must have a zero initializer, and may not be marked
248     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
249     common linkage.
250
251 .. _linkage_appending:
252
253 ``appending``
254     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
255     pointer to array type. When two global variables with appending
256     linkage are linked together, the two global arrays are appended
257     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
258     system linker append together "sections" with identical names when
259     .o files are linked.
260 ``extern_weak``
261     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
262     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
263     instead of being an undefined reference.
264 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
265     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
266     functions with different semantics. Other languages, such as
267     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
268     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
269     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
270     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
271     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
272 ``external``
273     If none of the above identifiers are used, the global is externally
274     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
275     resolve external symbol references.
276
277 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
278 platform only. They are designed to support importing (exporting)
279 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
280
281 ``dllimport``
282     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
283     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
284     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
285     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
286     name.
287 ``dllexport``
288     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
289     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
290     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
291     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
292     name.
293
294 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
295 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
296 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
297 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
298 declarations), they are accessible outside of the current module.
299
300 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
301 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
302
303 .. _callingconv:
304
305 Calling Conventions
306 -------------------
307
308 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
309 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
310 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
311 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
312 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
313 added in the future:
314
315 "``ccc``" - The C calling convention
316     This calling convention (the default if no other calling convention
317     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
318     convention supports varargs function calls and tolerates some
319     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
320     the function (as does normal C).
321 "``fastcc``" - The fast calling convention
322     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
323     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
324     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
325     code for the target, without having to conform to an externally
326     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
327     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
328     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
329     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
330     match the prototype of the function definition.
331 "``coldcc``" - The cold calling convention
332     This calling convention attempts to make code in the caller as
333     efficient as possible under the assumption that the call is not
334     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
335     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
336     This calling convention does not support varargs and requires the
337     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
338     function definition.
339 "``cc 10``" - GHC convention
340     This calling convention has been implemented specifically for use by
341     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
342     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
343     by disabling callee save registers. This calling convention should
344     not be used lightly but only for specific situations such as an
345     alternative to the *register pinning* performance technique often
346     used when implementing functional programming languages. At the
347     moment only X86 supports this convention and it has the following
348     limitations:
349
350     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
351        floating point types are supported.
352     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
353        floating point parameters.
354
355     This calling convention supports `tail call
356     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
357     caller and callee are using it.
358 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
359     This calling convention has been implemented specifically for use by
360     the `High-Performance Erlang
361     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
362     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
363     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
364     registers for argument passing than the ordinary C calling
365     convention and defines no callee-saved registers. The calling
366     convention properly supports `tail call
367     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
368     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
369     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
370     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
371     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
372     bit).
373 "``cc <n>``" - Numbered convention
374     Any calling convention may be specified by number, allowing
375     target-specific calling conventions to be used. Target specific
376     calling conventions start at 64.
377
378 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
379 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
380 convention.
381
382 .. _visibilitystyles:
383
384 Visibility Styles
385 -----------------
386
387 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
388 styles:
389
390 "``default``" - Default style
391     On targets that use the ELF object file format, default visibility
392     means that the declaration is visible to other modules and, in
393     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
394     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
395     to other modules. Default visibility corresponds to "external
396     linkage" in the language.
397 "``hidden``" - Hidden style
398     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
399     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
400     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
401     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
402     library) can reference it directly.
403 "``protected``" - Protected style
404     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
405     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
406     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
407     cannot be overridden by another module.
408
409 .. _namedtypes:
410
411 Named Types
412 -----------
413
414 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
415 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
416 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
417 specification is:
418
419 .. code-block:: llvm
420
421     %mytype = type { %mytype*, i32 }
422
423 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
424 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
425 expected with the syntax "%mytype".
426
427 Note that type names are aliases for the structural type that they
428 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
429 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
430 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
431 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
432 render all types of a particular shape. This means that if you have code
433 where two different source types end up having the same LLVM type, that
434 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
435 an important design point and isn't going to change.
436
437 .. _globalvars:
438
439 Global Variables
440 ----------------
441
442 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
443 instead of run-time.
444
445 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
446 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
447
448 Global variables in other translation units can also be declared, in which
449 case they don't have an initializer.
450
451 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
452 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
453 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
454 TLS model may be specified:
455
456 ``localdynamic``
457     For variables that are only used within the current shared library.
458 ``initialexec``
459     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
460 ``localexec``
461     For variables defined in the executable and only used within it.
462
463 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
464 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
465 more information on under which circumstances the different models may
466 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
467 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
468
469 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
470 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
471 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
472 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
473 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
474 variable.
475
476 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
477 constant, even if the final definition of the global is not. This
478 capability can be used to enable slightly better optimization of the
479 program, but requires the language definition to guarantee that
480 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
481 units that do not include the definition.
482
483 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
484 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
485 always define a pointer to their "content" type because they describe a
486 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
487 pointers.
488
489 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
490 that the address is not significant, only the content. Constants marked
491 like this can be merged with other constants if they have the same
492 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
493 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
494 whose address is significant.
495
496 A global variable may be declared to reside in a target-specific
497 numbered address space. For targets that support them, address spaces
498 may affect how optimizations are performed and/or what target
499 instructions are used to access the variable. The default address space
500 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
501
502 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
503 target supports it, it will emit globals to the section specified.
504
505 By default, global initializers are optimized by assuming that global
506 variables defined within the module are not modified from their
507 initial values before the start of the global initializer.  This is
508 true even for variables potentially accessible from outside the
509 module, including those with external linkage or appearing in
510 ``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
511 variable with ``externally_initialized``.
512
513 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
514 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
515 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
516 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
517 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
518 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
519 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
520 assume that the globals are densely packed in their section and try to
521 iterate over them as an array, alignment padding would break this
522 iteration.
523
524 For example, the following defines a global in a numbered address space
525 with an initializer, section, and alignment:
526
527 .. code-block:: llvm
528
529     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
530
531 The following example just declares a global variable
532
533 .. code-block:: llvm
534
535    @G = external global i32
536
537 The following example defines a thread-local global with the
538 ``initialexec`` TLS model:
539
540 .. code-block:: llvm
541
542     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
543
544 .. _functionstructure:
545
546 Functions
547 ---------
548
549 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
550 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
551 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
552 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
553 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
554 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
555 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
556 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
557 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
558 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
559
560 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
561 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
562 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
563 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
564 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
565 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
566 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
567
568 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
569 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
570 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
571 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
572 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
573 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
574 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
575 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
576 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
577
578 The first basic block in a function is special in two ways: it is
579 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
580 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
581 the entry block of a function). Because the block can have no
582 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
583
584 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
585 target supports it, it will emit functions to the section specified.
586
587 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
588 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
589 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
590 is specified, the function is forced to have at least that much
591 alignment. All alignments must be a power of 2.
592
593 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
594 be significant and two identical functions can be merged.
595
596 Syntax::
597
598     define [linkage] [visibility]
599            [cconv] [ret attrs]
600            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
601            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
602            [gc] [prefix Constant] { ... }
603
604 .. _langref_aliases:
605
606 Aliases
607 -------
608
609 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
610 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
611 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
612 :ref:`visibility style <visibility>`.
613
614 Syntax::
615
616     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
617
618 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
619 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
620 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
621 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non weak
622 alias.
623
624 .. _namedmetadatastructure:
625
626 Named Metadata
627 --------------
628
629 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
630 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
631 operands for a named metadata.
632
633 Syntax::
634
635     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
636     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
637     !1 = metadata !{metadata !"one"}
638     !2 = metadata !{metadata !"two"}
639     ; A named metadata.
640     !name = !{!0, !1, !2}
641
642 .. _paramattrs:
643
644 Parameter Attributes
645 --------------------
646
647 The return type and each parameter of a function type may have a set of
648 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
649 used to communicate additional information about the result or
650 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
651 of the function, not of the function type, so functions with different
652 parameter attributes can have the same function type.
653
654 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
655 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
656 For example:
657
658 .. code-block:: llvm
659
660     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
661     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
662     declare signext i8 @returns_signed_char()
663
664 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
665 ``readonly``) come immediately after the argument list.
666
667 Currently, only the following parameter attributes are defined:
668
669 ``zeroext``
670     This indicates to the code generator that the parameter or return
671     value should be zero-extended to the extent required by the target's
672     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
673     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
674 ``signext``
675     This indicates to the code generator that the parameter or return
676     value should be sign-extended to the extent required by the target's
677     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
678     the callee (for a return value).
679 ``inreg``
680     This indicates that this parameter or return value should be treated
681     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
682     a function call or return (usually, by putting it in a register as
683     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
684     two different kinds of registers). Use of this attribute is
685     target-specific.
686 ``byval``
687     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
688     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
689     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
690     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
691     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
692     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
693     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
694     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
695     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
696     values.
697
698     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
699     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
700     form and the known alignment of the pointer specified to the call
701     site. If the alignment is not specified, then the code generator
702     makes a target-specific assumption.
703
704 ``sret``
705     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
706     structure that is the return value of the function in the source
707     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
708     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
709     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
710     the first parameter. This is not a valid attribute for return
711     values.
712 ``noalias``
713     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
714     the argument or return value do not alias pointer values which are
715     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
716     call to the parent function, dependencies between memory references
717     from before or after the call and from those during the call are
718     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
719     value used in that call. The caller shares the responsibility with
720     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
721     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
722     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
723
724     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
725     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
726     though it is slightly weaker.
727
728     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
729     while LLVM's ``noalias`` is.
730 ``nocapture``
731     This indicates that the callee does not make any copies of the
732     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
733     attribute for return values.
734
735 .. _nest:
736
737 ``nest``
738     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
739     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
740     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
741
742 ``returned``
743     This indicates that the function always returns the argument as its return
744     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
745     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
746     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
747     the callee. The parameter and the function return type must be valid
748     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
749     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
750
751 .. _gc:
752
753 Garbage Collector Names
754 -----------------------
755
756 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
757 string:
758
759 .. code-block:: llvm
760
761     define void @f() gc "name" { ... }
762
763 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
764 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
765 support the named garbage collection algorithm.
766
767 .. _prefixdata:
768
769 Prefix Data
770 -----------
771
772 Prefix data is data associated with a function which the code generator
773 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
774 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
775 specific functions and make it available through the function pointer while
776 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
777 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
778 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
779 of the prefix data.
780
781 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
782 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
783 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
784 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
785 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
786 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
787 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
788 makes the format of the prefix data highly target dependent.
789
790 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
791 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
792 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
793 of the prefix data.
794
795 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
796 which encodes the ``nop`` instruction:
797
798 .. code-block:: llvm
799
800     define void @f() prefix i8 144 { ... }
801
802 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
803 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
804 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
805
806 .. code-block:: llvm
807
808     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
809
810     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
811
812 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
813 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
814 optimizers but will not be emitted in the object file.
815
816 .. _attrgrp:
817
818 Attribute Groups
819 ----------------
820
821 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
822 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
823 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
824 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
825 group will capture the important command line flags used to build that file.
826
827 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
828 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
829 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
830 different groups are merged.
831
832 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
833 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
834
835 .. code-block:: llvm
836
837    ; Target-independent attributes:
838    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
839
840    ; Target-dependent attributes:
841    attributes #1 = { "no-sse" }
842
843    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
844    define void @f() #0 #1 { ... }
845
846 .. _fnattrs:
847
848 Function Attributes
849 -------------------
850
851 Function attributes are set to communicate additional information about
852 a function. Function attributes are considered to be part of the
853 function, not of the function type, so functions with different function
854 attributes can have the same function type.
855
856 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
857 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
858 example:
859
860 .. code-block:: llvm
861
862     define void @f() noinline { ... }
863     define void @f() alwaysinline { ... }
864     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
865     define void @f() optsize { ... }
866
867 ``alignstack(<n>)``
868     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
869     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
870     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
871     parentheses.
872 ``alwaysinline``
873     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
874     this function into callers whenever possible, ignoring any active
875     inlining size threshold for this caller.
876 ``builtin``
877     This indicates that the callee function at a call site should be
878     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
879     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
880     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
881     attribute.
882 ``cold``
883     This attribute indicates that this function is rarely called. When
884     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
885     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
886     weight.
887 ``inlinehint``
888     This attribute indicates that the source code contained a hint that
889     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
890     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
891     inliner.
892 ``minsize``
893     This attribute suggests that optimization passes and code generator
894     passes make choices that keep the code size of this function as small
895     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
896     performance in order to minimize the size of the generated code.
897 ``naked``
898     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
899     function. This can have very system-specific consequences.
900 ``nobuiltin``
901     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
902     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
903     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
904     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
905     and on function declarations and definitions.
906 ``noduplicate``
907     This attribute indicates that calls to the function cannot be
908     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
909     within its parent function, but may not be duplicated within
910     its parent function.
911
912     A function containing a ``noduplicate`` call may still
913     be an inlining candidate, provided that the call is not
914     duplicated by inlining. That implies that the function has
915     internal linkage and only has one call site, so the original
916     call is dead after inlining.
917 ``noimplicitfloat``
918     This attributes disables implicit floating point instructions.
919 ``noinline``
920     This attribute indicates that the inliner should never inline this
921     function in any situation. This attribute may not be used together
922     with the ``alwaysinline`` attribute.
923 ``nonlazybind``
924     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
925     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
926     startup time if the function is not called during program startup.
927 ``noredzone``
928     This attribute indicates that the code generator should not use a
929     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
930 ``noreturn``
931     This function attribute indicates that the function never returns
932     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
933     function ever does dynamically return.
934 ``nounwind``
935     This function attribute indicates that the function never returns
936     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
937     unwind, its runtime behavior is undefined.
938 ``optnone``
939     This function attribute indicates that the function is not optimized
940     by any optimization or code generator passes with the
941     exception of interprocedural optimization passes.
942     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
943     attribute; this attribute is also incompatible
944     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
945
946     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
947     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
948     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
949     candidates for inlining into the body of this function.
950 ``optsize``
951     This attribute suggests that optimization passes and code generator
952     passes make choices that keep the code size of this function low,
953     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
954     long as they do not significantly impact runtime performance.
955 ``readnone``
956     On a function, this attribute indicates that the function computes its
957     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
958     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
959     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
960     caller functions. It does not write through any pointer arguments
961     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
962     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
963     the ``C++`` exception throwing methods.
964
965     On an argument, this attribute indicates that the function does not
966     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
967     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
968 ``readonly``
969     On a function, this attribute indicates that the function does not write
970     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
971     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
972     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
973     state that may be set in the caller. A readonly function always
974     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
975     called with the same set of arguments and global state. It cannot
976     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
977     methods.
978
979     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
980     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
981     the pointer points to.
982 ``returns_twice``
983     This attribute indicates that this function can return twice. The C
984     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
985     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
986     functions.
987 ``sanitize_address``
988     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
989     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
990 ``sanitize_memory``
991     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
992     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
993 ``sanitize_thread``
994     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
995     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
996 ``ssp``
997     This attribute indicates that the function should emit a stack
998     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
999     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1000     return from the function to see if it has been overwritten. A
1001     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1002     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1003
1004     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1005     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1006     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1007       ``ssp-buffer-size``.
1008
1009     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1010     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1011     function will have an ``ssp`` attribute.
1012 ``sspreq``
1013     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1014     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1015     attribute.
1016
1017     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1018     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1019     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1020     an ``sspreq`` attribute.
1021 ``sspstrong``
1022     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1023     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1024     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1025     will enable protectors for functions with:
1026
1027     - Arrays of any size and type
1028     - Aggregates containing an array of any size and type.
1029     - Calls to alloca().
1030     - Local variables that have had their address taken.
1031
1032     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1033
1034     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1035     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1036     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1037 ``uwtable``
1038     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1039     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1040     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1041     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1042     units.
1043
1044 .. _moduleasm:
1045
1046 Module-Level Inline Assembly
1047 ----------------------------
1048
1049 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1050 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1051 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1052 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1053
1054 .. code-block:: llvm
1055
1056     module asm "inline asm code goes here"
1057     module asm "more can go here"
1058
1059 The strings can contain any character by escaping non-printable
1060 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1061 two digit hex code for the number.
1062
1063 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1064 assembly code is generated.
1065
1066 .. _langref_datalayout:
1067
1068 Data Layout
1069 -----------
1070
1071 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1072 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1073 simply:
1074
1075 .. code-block:: llvm
1076
1077     target datalayout = "layout specification"
1078
1079 The *layout specification* consists of a list of specifications
1080 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1081 with a letter and may include other information after the letter to
1082 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1083 as follows:
1084
1085 ``E``
1086     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1087     the bits with the most significance have the lowest address
1088     location.
1089 ``e``
1090     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1091     is, the bits with the least significance have the lowest address
1092     location.
1093 ``S<size>``
1094     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1095     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1096     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1097     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1098     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1099     alignment promotions.
1100 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1101     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1102     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1103     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1104     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1105     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1106     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1107 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1108     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1109     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1110 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1111     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1112     ``<size>``.
1113 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1114     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1115     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1116     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1117     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1118     targets.
1119 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1120     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1121     ``<size>``.
1122 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1123     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1124     ``<size>``.
1125 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1126     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1127     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1128     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1129     this set are considered to support most general arithmetic operations
1130     efficiently.
1131
1132 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1133 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1134 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1135 specifications are given in this list:
1136
1137 -  ``E`` - big endian
1138 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1139 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1140    same as the default address space.
1141 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1142 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1143 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1144 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1145 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1146 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1147    alignment of 64-bits
1148 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1149 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1150 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1151 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1152 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1153 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1154 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1155
1156 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1157 following rules:
1158
1159 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1160    that specification is used.
1161 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1162    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1163    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1164    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1165    given the default specifications above, the i7 type will use the
1166    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1167    alignment of i64 (largest specified).
1168 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1169    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1170    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1171    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1172
1173 The function of the data layout string may not be what you expect.
1174 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1175 the code generator should use.
1176
1177 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1178 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1179 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1180 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1181 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1182 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1183 that require precise layout information, but this also prevents those
1184 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1185
1186 .. _langref_triple:
1187
1188 Target Triple
1189 -------------
1190
1191 A module may specify a target triple string that describes the target
1192 host. The syntax for the target triple is simply:
1193
1194 .. code-block:: llvm
1195
1196     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1197
1198 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1199 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1200
1201 ::
1202
1203     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1204     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1205
1206 This information is passed along to the backend so that it generates
1207 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1208 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1209
1210 .. _pointeraliasing:
1211
1212 Pointer Aliasing Rules
1213 ----------------------
1214
1215 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1216 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1217 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1218 to the following rules:
1219
1220 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1221    value it is *based* on.
1222 -  An address of a global variable is associated with the address range
1223    of the variable's storage.
1224 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1225    address range of the allocated storage.
1226 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1227    address.
1228 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1229    a function not defined within LLVM may be associated with address
1230    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1231    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1232    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1233
1234 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1235 following rules:
1236
1237 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1238    on the first operand of the ``getelementptr``.
1239 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1240    ``bitcast``.
1241 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1242    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1243    the pointer's value.
1244 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1245
1246 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1247 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1248
1249 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1250 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1251 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1252 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1253 alignment of the store.
1254
1255 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1256 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1257 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1258 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1259 alias analysis.
1260
1261 .. _volatile:
1262
1263 Volatile Memory Accesses
1264 ------------------------
1265
1266 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1267 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1268 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1269 volatile operations or change their order of execution relative to other
1270 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1271 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1272 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1273
1274 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1275 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1276 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1277 target-legal volatile load/store instructions.
1278
1279 .. admonition:: Rationale
1280
1281  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1282  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1283  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1284  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1285  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1286  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1287  do not violate the frontend's contract with the language.
1288
1289 .. _memmodel:
1290
1291 Memory Model for Concurrent Operations
1292 --------------------------------------
1293
1294 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1295 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1296 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1297 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1298
1299 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1300
1301 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1302 that
1303
1304 -  Is a superset of single-thread program order, and
1305 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1306    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1307    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1308    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1309    Constraints <ordering>`).
1310
1311 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1312 between a thread and signals executing inside that thread.
1313
1314 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1315 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1316 (defined) write operations (store instructions, atomic
1317 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1318 section, initialized globals are considered to have a write of the
1319 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1320 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1321 may see any write to the same byte, except:
1322
1323 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1324    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1325    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1326 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1327    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1328
1329 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1330
1331 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1332    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1333    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1334    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1335    synchronization.)
1336 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1337    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1338 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1339    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1340 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1341    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1342    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1343    constraints on how the choice is made.
1344 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1345
1346 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1347 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1348 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1349 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1350 than one instruction to read the series of bytes.
1351
1352 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1353 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1354 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1355 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1356 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1357 from an address, introducing a store can change a load that may see
1358 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1359
1360 .. _ordering:
1361
1362 Atomic Memory Ordering Constraints
1363 ----------------------------------
1364
1365 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1366 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1367 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1368 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1369 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1370 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1371 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1372 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1373 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1374 differently since they don't take an address. See that instruction's
1375 documentation for details.
1376
1377 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1378 :doc:`Atomics`.
1379
1380 ``unordered``
1381     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1382     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1383     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1384     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1385     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1386     to make them atomic in any interesting way.
1387 ``monotonic``
1388     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1389     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1390     address. All modification orders must be compatible with the
1391     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1392     orders can be combined to a global total order for the whole program
1393     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1394     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1395     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1396     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1397     happens before another atomic read of the same address, the later
1398     read must see the same value or a later value in the address's
1399     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1400     stronger) operations on the same address. If an address is written
1401     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1402     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1403     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1404     ``memory_order_relaxed``.
1405 ``acquire``
1406     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1407     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1408     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1409 ``release``
1410     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1411     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1412     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1413     complete description; see the C++0x definition of a release
1414     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1415     ``memory_order_release``.
1416 ``acq_rel`` (acquire+release)
1417     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1418     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1419 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1420     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1421     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1422     writes), there is a global total order on all
1423     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1424     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1425     modification orders of all the affected addresses. Each
1426     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1427     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1428     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1429
1430 .. _singlethread:
1431
1432 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1433 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1434 other operations running in the same thread (for example, in signal
1435 handlers).
1436
1437 .. _fastmath:
1438
1439 Fast-Math Flags
1440 ---------------
1441
1442 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1443 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1444 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1445 otherwise unsafe floating point operations
1446
1447 ``nnan``
1448    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1449    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1450    NaNs, but the value of the result is undefined.
1451
1452 ``ninf``
1453    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1454    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1455    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1456
1457 ``nsz``
1458    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1459    argument or result as insignificant.
1460
1461 ``arcp``
1462    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1463    argument rather than perform division.
1464
1465 ``fast``
1466    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1467    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1468    flag implies all the others.
1469
1470 .. _typesystem:
1471
1472 Type System
1473 ===========
1474
1475 The LLVM type system is one of the most important features of the
1476 intermediate representation. Being typed enables a number of
1477 optimizations to be performed on the intermediate representation
1478 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1479 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1480 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1481 not feasible to perform on normal three address code representations.
1482
1483 .. _typeclassifications:
1484
1485 Type Classifications
1486 --------------------
1487
1488 The types fall into a few useful classifications:
1489
1490
1491 .. list-table::
1492    :header-rows: 1
1493
1494    * - Classification
1495      - Types
1496
1497    * - :ref:`integer <t_integer>`
1498      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1499        ``i64``, ...
1500
1501    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1502      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1503        ``ppc_fp128``
1504
1505
1506    * - first class
1507
1508        .. _t_firstclass:
1509
1510      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1511        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1512        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1513        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1514
1515    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1516      - :ref:`label <t_label>`,
1517        :ref:`void <t_void>`,
1518        :ref:`integer <t_integer>`,
1519        :ref:`floating point <t_floating>`,
1520        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1521        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1522
1523    * - :ref:`derived <t_derived>`
1524      - :ref:`array <t_array>`,
1525        :ref:`function <t_function>`,
1526        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1527        :ref:`structure <t_struct>`,
1528        :ref:`vector <t_vector>`,
1529        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1530
1531 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1532 Values of these types are the only ones which can be produced by
1533 instructions.
1534
1535 .. _t_primitive:
1536
1537 Primitive Types
1538 ---------------
1539
1540 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1541 system.
1542
1543 .. _t_integer:
1544
1545 Integer Type
1546 ^^^^^^^^^^^^
1547
1548 Overview:
1549 """""""""
1550
1551 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1552 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1553 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1554
1555 Syntax:
1556 """""""
1557
1558 ::
1559
1560       iN
1561
1562 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1563 value.
1564
1565 Examples:
1566 """""""""
1567
1568 +----------------+------------------------------------------------+
1569 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1570 +----------------+------------------------------------------------+
1571 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1572 +----------------+------------------------------------------------+
1573 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1574 +----------------+------------------------------------------------+
1575
1576 .. _t_floating:
1577
1578 Floating Point Types
1579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1580
1581 .. list-table::
1582    :header-rows: 1
1583
1584    * - Type
1585      - Description
1586
1587    * - ``half``
1588      - 16-bit floating point value
1589
1590    * - ``float``
1591      - 32-bit floating point value
1592
1593    * - ``double``
1594      - 64-bit floating point value
1595
1596    * - ``fp128``
1597      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1598
1599    * - ``x86_fp80``
1600      -  80-bit floating point value (X87)
1601
1602    * - ``ppc_fp128``
1603      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1604
1605 .. _t_x86mmx:
1606
1607 X86mmx Type
1608 ^^^^^^^^^^^
1609
1610 Overview:
1611 """""""""
1612
1613 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1614 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1615 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1616 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1617 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1618 of this type.
1619
1620 Syntax:
1621 """""""
1622
1623 ::
1624
1625       x86mmx
1626
1627 .. _t_void:
1628
1629 Void Type
1630 ^^^^^^^^^
1631
1632 Overview:
1633 """""""""
1634
1635 The void type does not represent any value and has no size.
1636
1637 Syntax:
1638 """""""
1639
1640 ::
1641
1642       void
1643
1644 .. _t_label:
1645
1646 Label Type
1647 ^^^^^^^^^^
1648
1649 Overview:
1650 """""""""
1651
1652 The label type represents code labels.
1653
1654 Syntax:
1655 """""""
1656
1657 ::
1658
1659       label
1660
1661 .. _t_metadata:
1662
1663 Metadata Type
1664 ^^^^^^^^^^^^^
1665
1666 Overview:
1667 """""""""
1668
1669 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1670 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1671
1672 Syntax:
1673 """""""
1674
1675 ::
1676
1677       metadata
1678
1679 .. _t_derived:
1680
1681 Derived Types
1682 -------------
1683
1684 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1685 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1686 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1687 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1688 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1689 as the element type of another array.
1690
1691 .. _t_aggregate:
1692
1693 Aggregate Types
1694 ^^^^^^^^^^^^^^^
1695
1696 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1697 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1698 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1699 aggregate types.
1700
1701 .. _t_array:
1702
1703 Array Type
1704 ^^^^^^^^^^
1705
1706 Overview:
1707 """""""""
1708
1709 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1710 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1711 elements) and an underlying data type.
1712
1713 Syntax:
1714 """""""
1715
1716 ::
1717
1718       [<# elements> x <elementtype>]
1719
1720 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1721 be any type with a size.
1722
1723 Examples:
1724 """""""""
1725
1726 +------------------+--------------------------------------+
1727 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1728 +------------------+--------------------------------------+
1729 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1730 +------------------+--------------------------------------+
1731 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1732 +------------------+--------------------------------------+
1733
1734 Here are some examples of multidimensional arrays:
1735
1736 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1737 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1738 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1739 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1740 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1741 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1742 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1743
1744 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1745 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1746 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1747 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1748 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1749 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1750 example.
1751
1752 .. _t_function:
1753
1754 Function Type
1755 ^^^^^^^^^^^^^
1756
1757 Overview:
1758 """""""""
1759
1760 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1761 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1762 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1763 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1764
1765 Syntax:
1766 """""""
1767
1768 ::
1769
1770       <returntype> (<parameter list>)
1771
1772 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1773 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1774 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1775 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1776 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1777 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1778
1779 Examples:
1780 """""""""
1781
1782 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1783 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1784 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1785 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1786 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1787 | ``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. |
1788 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1789 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1790 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1791
1792 .. _t_struct:
1793
1794 Structure Type
1795 ^^^^^^^^^^^^^^
1796
1797 Overview:
1798 """""""""
1799
1800 The structure type is used to represent a collection of data members
1801 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1802 a size.
1803
1804 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1805 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1806 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1807 '``insertvalue``' instructions.
1808
1809 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1810 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1811 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1812 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1813 required to match what the underlying code generator expects.
1814
1815 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1816 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1817 identified types are always defined at the top level with a name.
1818 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1819 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1820 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1821
1822 Syntax:
1823 """""""
1824
1825 ::
1826
1827       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1828       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1829
1830 Examples:
1831 """""""""
1832
1833 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1834 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1835 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1836 | ``{ 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``.  |
1837 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1838 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1839 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1840
1841 .. _t_opaque:
1842
1843 Opaque Structure Types
1844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1845
1846 Overview:
1847 """""""""
1848
1849 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1850 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1851 notion of a forward declared structure.
1852
1853 Syntax:
1854 """""""
1855
1856 ::
1857
1858       %X = type opaque
1859       %52 = type opaque
1860
1861 Examples:
1862 """""""""
1863
1864 +--------------+-------------------+
1865 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1866 +--------------+-------------------+
1867
1868 .. _t_pointer:
1869
1870 Pointer Type
1871 ^^^^^^^^^^^^
1872
1873 Overview:
1874 """""""""
1875
1876 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1877 commonly used to reference objects in memory.
1878
1879 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1880 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1881 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1882 are target-specific.
1883
1884 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1885 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1886
1887 Syntax:
1888 """""""
1889
1890 ::
1891
1892       <type> *
1893
1894 Examples:
1895 """""""""
1896
1897 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1898 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1899 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1900 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1901 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1902 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1903 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1904
1905 .. _t_vector:
1906
1907 Vector Type
1908 ^^^^^^^^^^^
1909
1910 Overview:
1911 """""""""
1912
1913 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1914 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1915 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1916 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1917 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1918
1919 Syntax:
1920 """""""
1921
1922 ::
1923
1924       < <# elements> x <elementtype> >
1925
1926 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1927 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1928 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1929
1930 Examples:
1931 """""""""
1932
1933 +-------------------+--------------------------------------------------+
1934 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1935 +-------------------+--------------------------------------------------+
1936 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1937 +-------------------+--------------------------------------------------+
1938 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1939 +-------------------+--------------------------------------------------+
1940 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1941 +-------------------+--------------------------------------------------+
1942
1943 Constants
1944 =========
1945
1946 LLVM has several different basic types of constants. This section
1947 describes them all and their syntax.
1948
1949 Simple Constants
1950 ----------------
1951
1952 **Boolean constants**
1953     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1954     of the ``i1`` type.
1955 **Integer constants**
1956     Standard integers (such as '4') are constants of the
1957     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1958     integer types.
1959 **Floating point constants**
1960     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1961     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1962     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1963     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1964     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1965     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1966     point <t_floating>` type.
1967 **Null pointer constants**
1968     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1969     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1970
1971 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1972 floating point constants. For example, the form
1973 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1974 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1975 constants are required (and the only time that they are generated by the
1976 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1977 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1978 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1979 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1980 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1981
1982 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1983 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1984 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1985 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1986 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1987 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1988 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1989 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1990 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1991 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1992 will only work if they match the long double format on your target.
1993 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1994 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1995 (sign bit at the left).
1996
1997 There are no constants of type x86mmx.
1998
1999 .. _complexconstants:
2000
2001 Complex Constants
2002 -----------------
2003
2004 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2005 constants and smaller complex constants.
2006
2007 **Structure constants**
2008     Structure constants are represented with notation similar to
2009     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2010     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2011     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2012     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2013     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2014     must match those specified by the type.
2015 **Array constants**
2016     Array constants are represented with notation similar to array type
2017     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2018     square brackets (``[]``)). For example:
2019     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2020     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2021     match those specified by the type.
2022 **Vector constants**
2023     Vector constants are represented with notation similar to vector
2024     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2025     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2026     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2027     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2028     elements must match those specified by the type.
2029 **Zero initialization**
2030     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2031     value to zero of *any* type, including scalar and
2032     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2033     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2034     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2035 **Metadata node**
2036     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2037     type <t_metadata>`. For example:
2038     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2039     constants that are meant to be interpreted as part of the
2040     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2041     information such as debug info.
2042
2043 Global Variable and Function Addresses
2044 --------------------------------------
2045
2046 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2047 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2048 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2049 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2050 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2051 file:
2052
2053 .. code-block:: llvm
2054
2055     @X = global i32 17
2056     @Y = global i32 42
2057     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2058
2059 .. _undefvalues:
2060
2061 Undefined Values
2062 ----------------
2063
2064 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2065 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2066 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2067 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2068
2069 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2070 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2071 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2072 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2073
2074 .. code-block:: llvm
2075
2076       %A = add %X, undef
2077       %B = sub %X, undef
2078       %C = xor %X, undef
2079     Safe:
2080       %A = undef
2081       %B = undef
2082       %C = undef
2083
2084 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2085 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2086
2087 .. code-block:: llvm
2088
2089       %A = or %X, undef
2090       %B = and %X, undef
2091     Safe:
2092       %A = -1
2093       %B = 0
2094     Unsafe:
2095       %A = undef
2096       %B = undef
2097
2098 These logical operations have bits that are not always affected by the
2099 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2100 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2101 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2102 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2103 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2104 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2105 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2106 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2107
2108 .. code-block:: llvm
2109
2110       %A = select undef, %X, %Y
2111       %B = select undef, 42, %Y
2112       %C = select %X, %Y, undef
2113     Safe:
2114       %A = %X     (or %Y)
2115       %B = 42     (or %Y)
2116       %C = %Y
2117     Unsafe:
2118       %A = undef
2119       %B = undef
2120       %C = undef
2121
2122 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2123 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2124 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2125 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2126 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2127 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2128 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2129
2130 .. code-block:: llvm
2131
2132       %A = xor undef, undef
2133
2134       %B = undef
2135       %C = xor %B, %B
2136
2137       %D = undef
2138       %E = icmp lt %D, 4
2139       %F = icmp gte %D, 4
2140
2141     Safe:
2142       %A = undef
2143       %B = undef
2144       %C = undef
2145       %D = undef
2146       %E = undef
2147       %F = undef
2148
2149 This example points out that two '``undef``' operands are not
2150 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2151 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2152 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2153 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2154 its value over its "live range". This is true because the variable
2155 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2156 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2157 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2158 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2159 uses with" concept would not hold.
2160
2161 .. code-block:: llvm
2162
2163       %A = fdiv undef, %X
2164       %B = fdiv %X, undef
2165     Safe:
2166       %A = undef
2167     b: unreachable
2168
2169 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2170 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2171 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2172 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2173 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2174 However, in the second example, we can make a more aggressive
2175 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2176 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2177 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2178 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2179 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2180 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2181
2182 .. code-block:: llvm
2183
2184     a:  store undef -> %X
2185     b:  store %X -> undef
2186     Safe:
2187     a: <deleted>
2188     b: unreachable
2189
2190 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2191 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2192 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2193 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2194 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2195
2196 .. _poisonvalues:
2197
2198 Poison Values
2199 -------------
2200
2201 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2202 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2203 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2204 which results in undefined behavior.
2205
2206 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2207 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2208 the ``nsw`` flag.
2209
2210 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2211
2212 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2213 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2214    their dynamic predecessor basic block.
2215 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2216    in the dynamic callers of their functions.
2217 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2218    instructions that dynamically transfer control back to them.
2219 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2220    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2221    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2222 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2223    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2224    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2225    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2226 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2227    most recent preceding instruction with externally visible side
2228    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2229    operations <volatile>`.)
2230 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2231    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2232    multiple successors and the instruction is always executed when
2233    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2234    when control is transferred to another.
2235 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2236    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2237    be different if the terminator had transferred control to a different
2238    successor.
2239 -  Dependence is transitive.
2240
2241 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2242 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2243 on a poison value has undefined behavior.
2244
2245 Here are some examples:
2246
2247 .. code-block:: llvm
2248
2249     entry:
2250       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2251       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2252       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2253       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2254
2255       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2256       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2257
2258       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2259
2260       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2261       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2262       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2263       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2264
2265       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2266       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2267
2268     true:
2269       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2270                                            ; it has undefined behavior.
2271       br label %end
2272
2273     end:
2274       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2275                                            ; Both edges into this PHI are
2276                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2277                                            ; always results in a poison value.
2278
2279       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2280                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2281                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2282
2283       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2284                                            ; The same branch again, but this time the
2285                                            ; true block doesn't have side effects.
2286
2287     second_true:
2288       ; No side effects!
2289       ret void
2290
2291     second_end:
2292       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2293                                            ; on the store in %end. Also, it is
2294                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2295                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2296                                            ; behavior in this example).
2297
2298 .. _blockaddress:
2299
2300 Addresses of Basic Blocks
2301 -------------------------
2302
2303 ``blockaddress(@function, %block)``
2304
2305 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2306 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2307 Taking the address of the entry block is illegal.
2308
2309 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2310 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2311 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2312 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2313 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2314 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2315 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2316 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2317 instruction.
2318
2319 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2320 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2321
2322 .. _constantexprs:
2323
2324 Constant Expressions
2325 --------------------
2326
2327 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2328 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2329 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2330 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2331 The following is the syntax for constant expressions:
2332
2333 ``trunc (CST to TYPE)``
2334     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2335     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2336 ``zext (CST to TYPE)``
2337     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2338     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2339 ``sext (CST to TYPE)``
2340     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2341     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2342 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2343     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2344     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2345     must be floating point.
2346 ``fpext (CST to TYPE)``
2347     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2348     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2349     floating point.
2350 ``fptoui (CST to TYPE)``
2351     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2352     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2353     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2354     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2355     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2356 ``fptosi (CST to TYPE)``
2357     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2358     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2359     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2360     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2361     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2362 ``uitofp (CST to TYPE)``
2363     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2364     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2365     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2366     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2367     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2368 ``sitofp (CST to TYPE)``
2369     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2370     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2371     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2372     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2373     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2374 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2375     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2376     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2377     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2378     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2379 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2380     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2381     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2382     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2383     This one is *really* dangerous!
2384 ``bitcast (CST to TYPE)``
2385     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2386     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2387     instruction <i_bitcast>`.
2388 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2389     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2390     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2391     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2392 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2393     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2394     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2395     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2396     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2397 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2398     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2399 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2400     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2401 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2402     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2403 ``extractelement (VAL, IDX)``
2404     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2405     constants.
2406 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2407     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2408     constants.
2409 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2410     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2411     constants.
2412 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2413     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2414     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2415     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2416     least one index value must be specified.
2417 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2418     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2419     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2420     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2421     value must be specified.
2422 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2423     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2424     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2425     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2426     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2427     operations on floating point values are allowed).
2428
2429 Other Values
2430 ============
2431
2432 .. _inlineasmexprs:
2433
2434 Inline Assembler Expressions
2435 ----------------------------
2436
2437 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2438 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2439 value represents the inline assembler as a string (containing the
2440 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2441 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2442 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2443 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2444 assembler expression is:
2445
2446 .. code-block:: llvm
2447
2448     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2449
2450 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2451 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2452 Thus, typically we have:
2453
2454 .. code-block:: llvm
2455
2456     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2457
2458 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2459 marked as having side effects. This is done through the use of the
2460 '``sideeffect``' keyword, like so:
2461
2462 .. code-block:: llvm
2463
2464     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2465
2466 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2467 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2468 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2469 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2470 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2471 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2472
2473 .. code-block:: llvm
2474
2475     call void asm alignstack "eieio", ""()
2476
2477 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2478 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2479 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2480 the only supported dialects. An example is:
2481
2482 .. code-block:: llvm
2483
2484     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2485
2486 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2487 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2488 keyword last.
2489
2490 Inline Asm Metadata
2491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2492
2493 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2494 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2495 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2496 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2497 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2498 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2499 it. For example:
2500
2501 .. code-block:: llvm
2502
2503     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2504     ...
2505     !42 = !{ i32 1234567 }
2506
2507 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2508 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2509 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2510 occurs on.
2511
2512 .. _metadata:
2513
2514 Metadata Nodes and Metadata Strings
2515 -----------------------------------
2516
2517 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2518 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2519 code generator. One example application of metadata is source-level
2520 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2521 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2522 preceding exclamation point ('``!``').
2523
2524 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2525 contain any character by escaping non-printable characters with
2526 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2527 "``!"test\00"``".
2528
2529 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2530 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2531 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2532 their operand. For example:
2533
2534 .. code-block:: llvm
2535
2536     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2537
2538 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2539 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2540 example:
2541
2542 .. code-block:: llvm
2543
2544     !foo =  metadata !{!4, !3}
2545
2546 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2547 function is using two metadata arguments:
2548
2549 .. code-block:: llvm
2550
2551     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2552
2553 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2554 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2555
2556 .. code-block:: llvm
2557
2558     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2559
2560 More information about specific metadata nodes recognized by the
2561 optimizers and code generator is found below.
2562
2563 '``tbaa``' Metadata
2564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2565
2566 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2567 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2568 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2569 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2570 custom alias analysis behavior for other languages.
2571
2572 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2573 to three fields, e.g.:
2574
2575 .. code-block:: llvm
2576
2577     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2578     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2579     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2580     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2581
2582 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2583 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2584 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2585 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2586 common names.
2587
2588 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2589 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2590 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2591 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2592 from multiple front-ends is handled conservatively.
2593
2594 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2595 indicates that the type is "constant" (meaning
2596 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2597 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2598
2599 '``tbaa.struct``' Metadata
2600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2601
2602 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2603 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2604 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2605 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2606 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2607 of the aggregate.
2608
2609 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2610 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2611
2612 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2613 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2614 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2615 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2616 its tbaa tag. e.g.:
2617
2618 .. code-block:: llvm
2619
2620     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2621
2622 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2623 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2624 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2625
2626 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2627 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2628 does not carry useful data and need not be preserved.
2629
2630 '``fpmath``' Metadata
2631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2632
2633 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2634 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2635 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2636 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2637 it. ULP is defined as follows:
2638
2639     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2640     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2641     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2642     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2643     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2644
2645 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2646 number representing the maximum relative error, for example:
2647
2648 .. code-block:: llvm
2649
2650     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2651
2652 '``range``' Metadata
2653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2654
2655 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2656 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2657 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2658 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2659 pair has the following properties:
2660
2661 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2662 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2663 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2664 -  The range is allowed to wrap.
2665 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2666    ``a!=b``.
2667
2668 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2669 they must be non-contiguous.
2670
2671 Examples:
2672
2673 .. code-block:: llvm
2674
2675       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2676       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2677       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2678       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2679     ...
2680     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2681     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2682     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2683     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2684
2685 '``llvm.loop``'
2686 ^^^^^^^^^^^^^^^
2687
2688 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2689 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2690 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2691 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2692 specified with the name ``llvm.loop``.
2693
2694 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2695 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2696 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2697 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2698 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2699 constructs:
2700
2701 .. code-block:: llvm
2702
2703     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2704     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2705
2706 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2707 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2708 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2709 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2710
2711 .. code-block:: llvm
2712
2713       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2714     ...
2715     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2716     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2717
2718 '``llvm.mem``'
2719 ^^^^^^^^^^^^^^^
2720
2721 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2722 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2723
2724 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2726
2727 For a loop to be parallel, in addition to using
2728 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2729 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2730 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2731 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2732 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2733 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2734 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2735 body.
2736
2737 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2738 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2739 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2740
2741 .. code-block:: llvm
2742
2743    for.body:
2744      ...
2745      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2746      ...
2747      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2748      ...
2749      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2750
2751    for.end:
2752    ...
2753    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2754
2755 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2756 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2757 the loop identifier metadata node directly:
2758
2759 .. code-block:: llvm
2760
2761    outer.for.body:
2762    ...
2763
2764    inner.for.body:
2765      ...
2766      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2767      ...
2768      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2769      ...
2770      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2771
2772    inner.for.end:
2773      ...
2774      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2775      ...
2776      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2777      ...
2778      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2779
2780    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2781    ...
2782    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2783    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2784    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2785
2786 '``llvm.vectorizer``'
2787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2788
2789 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2790 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2791
2792 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2793 loop identification metadata.
2794
2795 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2797
2798 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2799 loop exactly ``N`` times.
2800
2801 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2802 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2803
2804 .. code-block:: llvm
2805
2806    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2807
2808 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2809 loop.
2810
2811 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2812 determined automatically.
2813
2814 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2816
2817 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2818 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2819 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2820 it believes it is valid to do so.
2821
2822 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2823 operand is an integer specifying the width. For example:
2824
2825 .. code-block:: llvm
2826
2827    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2828
2829 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2830 loop.
2831
2832 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2833 automatically.
2834
2835 Module Flags Metadata
2836 =====================
2837
2838 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2839 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2840 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2841 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2842 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2843 look it up.
2844
2845 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2846 Each triplet has the following form:
2847
2848 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2849    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2850    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2851    described below.
2852 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2853    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2854    including entries with the **Require** behavior).
2855 -  The third element is the value of the flag.
2856
2857 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2858 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2859 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2860 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2861 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2862 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2863
2864 The following behaviors are supported:
2865
2866 .. list-table::
2867    :header-rows: 1
2868    :widths: 10 90
2869
2870    * - Value
2871      - Behavior
2872
2873    * - 1
2874      - **Error**
2875            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2876            is that of the operands.
2877
2878    * - 2
2879      - **Warning**
2880            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2881            operand for the flag from the first module being linked.
2882
2883    * - 3
2884      - **Require**
2885            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2886            specified value after linking is performed. The value must be a
2887            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2888            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2889            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2890            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2891            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2892
2893    * - 4
2894      - **Override**
2895            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2896            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2897            differ, an error will be emitted.
2898
2899    * - 5
2900      - **Append**
2901            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2902
2903    * - 6
2904      - **AppendUnique**
2905            Appends the two values, which are required to be metadata
2906            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2907            during the append operation.
2908
2909 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2910 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2911 value) or **Override**.
2912
2913 An example of module flags:
2914
2915 .. code-block:: llvm
2916
2917     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2918     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2919     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2920     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2921       metadata !{
2922         metadata !"foo", i32 1
2923       }
2924     }
2925     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2926
2927 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2928    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2929    values are not equal.
2930
2931 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2932    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2933    '37'.
2934
2935 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2936    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2937    warning if their values are not equal.
2938
2939 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2940
2941    ::
2942
2943        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2944
2945    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2946    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2947    performed.
2948
2949 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2950 ----------------------------------------------------
2951
2952 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2953 collection in a special section called "image info". The metadata
2954 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2955 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2956 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2957 be merged rather than appended together.
2958
2959 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2960 following key-value pairs:
2961
2962 .. list-table::
2963    :header-rows: 1
2964    :widths: 30 70
2965
2966    * - Key
2967      - Value
2968
2969    * - ``Objective-C Version``
2970      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2971
2972    * - ``Objective-C Image Info Version``
2973      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2974        always 0.
2975
2976    * - ``Objective-C Image Info Section``
2977      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2978        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2979        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2980        Objective-C ABI version 2.
2981
2982    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2983      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2984        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2985        collection supported.
2986
2987    * - ``Objective-C GC Only``
2988      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2989        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2990        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2991
2992 Some important flag interactions:
2993
2994 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2995    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2996    2, then the resulting module has the
2997    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2998 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2999    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3000
3001 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3002 --------------------------------------------
3003
3004 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3005 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3006 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3007 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3008
3009 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3010 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3011 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3012 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3013 list of metadata strings defining linker options.
3014
3015 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3016 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3017 framework::
3018
3019     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3020        metadata !{
3021           metadata !{ metadata !"-lz" },
3022           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3023     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3024
3025 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3026 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3027 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3028 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3029 assembly writer or object file emitter.
3030
3031 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3032 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3033 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3034
3035 .. _intrinsicglobalvariables:
3036
3037 Intrinsic Global Variables
3038 ==========================
3039
3040 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3041 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3042 All globals of this sort should have a section specified as
3043 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3044 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3045
3046 .. _gv_llvmused:
3047
3048 The '``llvm.used``' Global Variable
3049 -----------------------------------
3050
3051 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3052 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3053 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3054 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3055 use of it is:
3056
3057 .. code-block:: llvm
3058
3059     @X = global i8 4
3060     @Y = global i32 123
3061
3062     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3063        i8* @X,
3064        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3065     ], section "llvm.metadata"
3066
3067 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3068 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3069 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3070 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3071 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3072 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3073 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3074
3075 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3076 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3077 molesting the symbol.
3078
3079 .. _gv_llvmcompilerused:
3080
3081 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3082 --------------------------------------------
3083
3084 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3085 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3086 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3087 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3088 by ``@llvm.used``.
3089
3090 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3091 and should not be exposed to source languages.
3092
3093 .. _gv_llvmglobalctors:
3094
3095 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3096 -------------------------------------------
3097
3098 .. code-block:: llvm
3099
3100     %0 = type { i32, void ()* }
3101     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3102
3103 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3104 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3105 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3106 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3107 is not defined.
3108
3109 .. _llvmglobaldtors:
3110
3111 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3112 -------------------------------------------
3113
3114 .. code-block:: llvm
3115
3116     %0 = type { i32, void ()* }
3117     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3118
3119 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3120 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3121 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3122 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3123 defined.
3124
3125 Instruction Reference
3126 =====================
3127
3128 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3129 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3130 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3131 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3132 :ref:`other instructions <otherops>`.
3133
3134 .. _terminators:
3135
3136 Terminator Instructions
3137 -----------------------
3138
3139 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3140 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3141 block should be executed after the current block is finished. These
3142 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3143 control flow, not values (the one exception being the
3144 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3145
3146 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3147 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3148 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3149 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3150
3151 .. _i_ret:
3152
3153 '``ret``' Instruction
3154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3155
3156 Syntax:
3157 """""""
3158
3159 ::
3160
3161       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3162       ret void                 ; Return from void function
3163
3164 Overview:
3165 """""""""
3166
3167 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3168 a value) from a function back to the caller.
3169
3170 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3171 value and then causes control flow, and one that just causes control
3172 flow to occur.
3173
3174 Arguments:
3175 """"""""""
3176
3177 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3178 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3179 class <t_firstclass>`' type.
3180
3181 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3182 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3183 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3184 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3185 value.
3186
3187 Semantics:
3188 """"""""""
3189
3190 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3191 the calling function's context. If the caller is a
3192 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3193 instruction after the call. If the caller was an
3194 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3195 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3196 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3197 value.
3198
3199 Example:
3200 """"""""
3201
3202 .. code-block:: llvm
3203
3204       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3205       ret void                        ; Return from a void function
3206       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3207
3208 .. _i_br:
3209
3210 '``br``' Instruction
3211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3212
3213 Syntax:
3214 """""""
3215
3216 ::
3217
3218       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3219       br label <dest>          ; Unconditional branch
3220
3221 Overview:
3222 """""""""
3223
3224 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3225 different basic block in the current function. There are two forms of
3226 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3227 unconditional branch.
3228
3229 Arguments:
3230 """"""""""
3231
3232 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3233 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3234 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3235
3236 Semantics:
3237 """"""""""
3238
3239 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3240 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3241 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3242 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3243
3244 Example:
3245 """"""""
3246
3247 .. code-block:: llvm
3248
3249     Test:
3250       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3251       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3252     IfEqual:
3253       ret i32 1
3254     IfUnequal:
3255       ret i32 0
3256
3257 .. _i_switch:
3258
3259 '``switch``' Instruction
3260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3261
3262 Syntax:
3263 """""""
3264
3265 ::
3266
3267       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3268
3269 Overview:
3270 """""""""
3271
3272 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3273 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3274 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3275 destinations.
3276
3277 Arguments:
3278 """"""""""
3279
3280 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3281 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3282 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3283 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3284
3285 Semantics:
3286 """"""""""
3287
3288 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3289 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3290 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3291 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3292 to the default destination.
3293
3294 Implementation:
3295 """""""""""""""
3296
3297 Depending on properties of the target machine and the particular
3298 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3299 different ways. For example, it could be generated as a series of
3300 chained conditional branches or with a lookup table.
3301
3302 Example:
3303 """"""""
3304
3305 .. code-block:: llvm
3306
3307      ; Emulate a conditional br instruction
3308      %Val = zext i1 %value to i32
3309      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3310
3311      ; Emulate an unconditional br instruction
3312      switch i32 0, label %dest [ ]
3313
3314      ; Implement a jump table:
3315      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3316                                          i32 1, label %onone
3317                                          i32 2, label %ontwo ]
3318
3319 .. _i_indirectbr:
3320
3321 '``indirectbr``' Instruction
3322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3323
3324 Syntax:
3325 """""""
3326
3327 ::
3328
3329       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3330
3331 Overview:
3332 """""""""
3333
3334 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3335 label within the current function, whose address is specified by
3336 "``address``". Address must be derived from a
3337 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3338
3339 Arguments:
3340 """"""""""
3341
3342 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3343 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3344 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3345 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3346
3347 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3348 accurate understanding of the CFG.
3349
3350 Semantics:
3351 """"""""""
3352
3353 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3354 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3355 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3356 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3357
3358 Implementation:
3359 """""""""""""""
3360
3361 This is typically implemented with a jump through a register.
3362
3363 Example:
3364 """"""""
3365
3366 .. code-block:: llvm
3367
3368      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3369
3370 .. _i_invoke:
3371
3372 '``invoke``' Instruction
3373 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3374
3375 Syntax:
3376 """""""
3377
3378 ::
3379
3380       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3381                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3382
3383 Overview:
3384 """""""""
3385
3386 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3387 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3388 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3389 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3390 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3391 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3392 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3393 nearest "exception" label.
3394
3395 The '``exception``' label is a `landing
3396 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3397 '``exception``' label is required to have the
3398 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3399 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3400 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3401 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3402 instruction, so that the important information contained within the
3403 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3404
3405 Arguments:
3406 """"""""""
3407
3408 This instruction requires several arguments:
3409
3410 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3411    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3412    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3413 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3414    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3415    are valid here.
3416 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3417    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3418    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3419    branching off an arbitrary pointer to function value.
3420 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3421    function to be invoked.
3422 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3423    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3424    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3425    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3426    extra arguments can be specified.
3427 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3428    executes a '``ret``' instruction.
3429 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3430    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3431    mechanism.
3432 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3433    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3434    attributes are valid here.
3435
3436 Semantics:
3437 """"""""""
3438
3439 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3440 instruction in most regards. The primary difference is that it
3441 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3442 library to unwind the stack.
3443
3444 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3445 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3446 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3447 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3448
3449 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3450 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3451 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3452 return value is available.
3453
3454 Example:
3455 """"""""
3456
3457 .. code-block:: llvm
3458
3459       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3460                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3461       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3462                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3463
3464 .. _i_resume:
3465
3466 '``resume``' Instruction
3467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3468
3469 Syntax:
3470 """""""
3471
3472 ::
3473
3474       resume <type> <value>
3475
3476 Overview:
3477 """""""""
3478
3479 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3480 successors.
3481
3482 Arguments:
3483 """"""""""
3484
3485 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3486 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3487 function.
3488
3489 Semantics:
3490 """"""""""
3491
3492 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3493 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3494 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3495
3496 Example:
3497 """"""""
3498
3499 .. code-block:: llvm
3500
3501       resume { i8*, i32 } %exn
3502
3503 .. _i_unreachable:
3504
3505 '``unreachable``' Instruction
3506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3507
3508 Syntax:
3509 """""""
3510
3511 ::
3512
3513       unreachable
3514
3515 Overview:
3516 """""""""
3517
3518 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3519 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3520 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3521 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3522
3523 Semantics:
3524 """"""""""
3525
3526 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3527
3528 .. _binaryops:
3529
3530 Binary Operations
3531 -----------------
3532
3533 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3534 They require two operands of the same type, execute an operation on
3535 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3536 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3537 result value has the same type as its operands.
3538
3539 There are several different binary operators:
3540
3541 .. _i_add:
3542
3543 '``add``' Instruction
3544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3545
3546 Syntax:
3547 """""""
3548
3549 ::
3550
3551       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3552       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3553       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3554       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3555
3556 Overview:
3557 """""""""
3558
3559 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3560
3561 Arguments:
3562 """"""""""
3563
3564 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3565 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3566 arguments must have identical types.
3567
3568 Semantics:
3569 """"""""""
3570
3571 The value produced is the integer sum of the two operands.
3572
3573 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3574 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3575 the result.
3576
3577 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3578 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3579
3580 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3581 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3582 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3583 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3584
3585 Example:
3586 """"""""
3587
3588 .. code-block:: llvm
3589
3590       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3591
3592 .. _i_fadd:
3593
3594 '``fadd``' Instruction
3595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3596
3597 Syntax:
3598 """""""
3599
3600 ::
3601
3602       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3603
3604 Overview:
3605 """""""""
3606
3607 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3608
3609 Arguments:
3610 """"""""""
3611
3612 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3613 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3614 Both arguments must have identical types.
3615
3616 Semantics:
3617 """"""""""
3618
3619 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3620 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3621 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3622 optimizations:
3623
3624 Example:
3625 """"""""
3626
3627 .. code-block:: llvm
3628
3629       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3630
3631 '``sub``' Instruction
3632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3633
3634 Syntax:
3635 """""""
3636
3637 ::
3638
3639       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3640       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3641       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3642       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3643
3644 Overview:
3645 """""""""
3646
3647 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3648
3649 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3650 instruction present in most other intermediate representations.
3651
3652 Arguments:
3653 """"""""""
3654
3655 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3656 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3657 arguments must have identical types.
3658
3659 Semantics:
3660 """"""""""
3661
3662 The value produced is the integer difference of the two operands.
3663
3664 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3665 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3666 the result.
3667
3668 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3669 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3670
3671 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3672 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3673 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3674 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3675
3676 Example:
3677 """"""""
3678
3679 .. code-block:: llvm
3680
3681       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3682       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3683
3684 .. _i_fsub:
3685
3686 '``fsub``' Instruction
3687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3688
3689 Syntax:
3690 """""""
3691
3692 ::
3693
3694       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3695
3696 Overview:
3697 """""""""
3698
3699 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3700
3701 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3702 instruction present in most other intermediate representations.
3703
3704 Arguments:
3705 """"""""""
3706
3707 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3708 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3709 Both arguments must have identical types.
3710
3711 Semantics:
3712 """"""""""
3713
3714 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3715 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3716 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3717 unsafe floating point optimizations:
3718
3719 Example:
3720 """"""""
3721
3722 .. code-block:: llvm
3723
3724       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3725       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3726
3727 '``mul``' Instruction
3728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3729
3730 Syntax:
3731 """""""
3732
3733 ::
3734
3735       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3736       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3737       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3738       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3739
3740 Overview:
3741 """""""""
3742
3743 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3744
3745 Arguments:
3746 """"""""""
3747
3748 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3749 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3750 arguments must have identical types.
3751
3752 Semantics:
3753 """"""""""
3754
3755 The value produced is the integer product of the two operands.
3756
3757 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3758 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3759 bit width of the result.
3760
3761 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3762 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3763 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3764 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3765 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3766 product.
3767
3768 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3769 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3770 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3771 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3772
3773 Example:
3774 """"""""
3775
3776 .. code-block:: llvm
3777
3778       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3779
3780 .. _i_fmul:
3781
3782 '``fmul``' Instruction
3783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3784
3785 Syntax:
3786 """""""
3787
3788 ::
3789
3790       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3791
3792 Overview:
3793 """""""""
3794
3795 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3796
3797 Arguments:
3798 """"""""""
3799
3800 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3801 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3802 Both arguments must have identical types.
3803
3804 Semantics:
3805 """"""""""
3806
3807 The value produced is the floating point product of the two operands.
3808 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3809 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3810 unsafe floating point optimizations:
3811
3812 Example:
3813 """"""""
3814
3815 .. code-block:: llvm
3816
3817       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3818
3819 '``udiv``' Instruction
3820 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3821
3822 Syntax:
3823 """""""
3824
3825 ::
3826
3827       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3828       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3829
3830 Overview:
3831 """""""""
3832
3833 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3834
3835 Arguments:
3836 """"""""""
3837
3838 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3839 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3840 arguments must have identical types.
3841
3842 Semantics:
3843 """"""""""
3844
3845 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3846
3847 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3848 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3849
3850 Division by zero leads to undefined behavior.
3851
3852 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3853 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3854 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3855
3856 Example:
3857 """"""""
3858
3859 .. code-block:: llvm
3860
3861       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3862
3863 '``sdiv``' Instruction
3864 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3865
3866 Syntax:
3867 """""""
3868
3869 ::
3870
3871       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3872       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3873
3874 Overview:
3875 """""""""
3876
3877 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3878
3879 Arguments:
3880 """"""""""
3881
3882 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3883 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3884 arguments must have identical types.
3885
3886 Semantics:
3887 """"""""""
3888
3889 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3890 rounded towards zero.
3891
3892 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3893 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3894
3895 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3896 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3897 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3898
3899 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3900 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3901
3902 Example:
3903 """"""""
3904
3905 .. code-block:: llvm
3906
3907       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3908
3909 .. _i_fdiv:
3910
3911 '``fdiv``' Instruction
3912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3913
3914 Syntax:
3915 """""""
3916
3917 ::
3918
3919       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3920
3921 Overview:
3922 """""""""
3923
3924 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3925
3926 Arguments:
3927 """"""""""
3928
3929 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3930 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3931 Both arguments must have identical types.
3932
3933 Semantics:
3934 """"""""""
3935
3936 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3937 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3938 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3939 unsafe floating point optimizations:
3940
3941 Example:
3942 """"""""
3943
3944 .. code-block:: llvm
3945
3946       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3947
3948 '``urem``' Instruction
3949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3950
3951 Syntax:
3952 """""""
3953
3954 ::
3955
3956       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3957
3958 Overview:
3959 """""""""
3960
3961 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3962 division of its two arguments.
3963
3964 Arguments:
3965 """"""""""
3966
3967 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3968 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3969 arguments must have identical types.
3970
3971 Semantics:
3972 """"""""""
3973
3974 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3975 This instruction always performs an unsigned division to get the
3976 remainder.
3977
3978 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3979 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3980
3981 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3982
3983 Example:
3984 """"""""
3985
3986 .. code-block:: llvm
3987
3988       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3989
3990 '``srem``' Instruction
3991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3992
3993 Syntax:
3994 """""""
3995
3996 ::
3997
3998       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3999
4000 Overview:
4001 """""""""
4002
4003 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4004 division of its two operands. This instruction can also take
4005 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4006 must be integers.
4007
4008 Arguments:
4009 """"""""""
4010
4011 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4012 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4013 arguments must have identical types.
4014
4015 Semantics:
4016 """"""""""
4017
4018 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4019 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4020 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4021 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4022 difference, see `The Math
4023 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4024 table of how this is implemented in various languages, please see
4025 `Wikipedia: modulo
4026 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4027
4028 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4029 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4030
4031 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4032 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4033 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4034 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4035 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4036 result of the division and the remainder.)
4037
4038 Example:
4039 """"""""
4040
4041 .. code-block:: llvm
4042
4043       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4044
4045 .. _i_frem:
4046
4047 '``frem``' Instruction
4048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4049
4050 Syntax:
4051 """""""
4052
4053 ::
4054
4055       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4056
4057 Overview:
4058 """""""""
4059
4060 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4061 its two operands.
4062
4063 Arguments:
4064 """"""""""
4065
4066 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4067 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4068 Both arguments must have identical types.
4069
4070 Semantics:
4071 """"""""""
4072
4073 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4074 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4075 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4076 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4077
4078 Example:
4079 """"""""
4080
4081 .. code-block:: llvm
4082
4083       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4084
4085 .. _bitwiseops:
4086
4087 Bitwise Binary Operations
4088 -------------------------
4089
4090 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4091 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4092 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4093 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4094 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4095
4096 '``shl``' Instruction
4097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4098
4099 Syntax:
4100 """""""
4101
4102 ::
4103
4104       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4105       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4106       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4107       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4108
4109 Overview:
4110 """""""""
4111
4112 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4113 a specified number of bits.
4114
4115 Arguments:
4116 """"""""""
4117
4118 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4119 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4120 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4121
4122 Semantics:
4123 """"""""""
4124
4125 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4126 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4127 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4128 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4129 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4130 in ``op2``.
4131
4132 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4133 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4134 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4135 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4136 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4137 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4138 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4139
4140 Example:
4141 """"""""
4142
4143 .. code-block:: llvm
4144
4145       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4146       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4147       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4148       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4149       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4150
4151 '``lshr``' Instruction
4152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4153
4154 Syntax:
4155 """""""
4156
4157 ::
4158
4159       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4160       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4161
4162 Overview:
4163 """""""""
4164
4165 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4166 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4167
4168 Arguments:
4169 """"""""""
4170
4171 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4172 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4173 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4174
4175 Semantics:
4176 """"""""""
4177
4178 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4179 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4180 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4181 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4182 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4183 corresponding shift amount in ``op2``.
4184
4185 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4186 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4187 non-zero.
4188
4189 Example:
4190 """"""""
4191
4192 .. code-block:: llvm
4193
4194       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4195       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4196       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4197       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4198       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4199       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4200
4201 '``ashr``' Instruction
4202 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4203
4204 Syntax:
4205 """""""
4206
4207 ::
4208
4209       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4210       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4211
4212 Overview:
4213 """""""""
4214
4215 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4216 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4217 extension.
4218
4219 Arguments:
4220 """"""""""
4221
4222 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4223 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4224 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4225
4226 Semantics:
4227 """"""""""
4228
4229 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4230 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4231 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4232 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4233 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4234 corresponding shift amount in ``op2``.
4235
4236 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4237 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4238 non-zero.
4239
4240 Example:
4241 """"""""
4242
4243 .. code-block:: llvm
4244
4245       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4246       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4247       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4248       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4249       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4250       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4251
4252 '``and``' Instruction
4253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4254
4255 Syntax:
4256 """""""
4257
4258 ::
4259
4260       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4261
4262 Overview:
4263 """""""""
4264
4265 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4266 operands.
4267
4268 Arguments:
4269 """"""""""
4270
4271 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4272 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4273 arguments must have identical types.
4274
4275 Semantics:
4276 """"""""""
4277
4278 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4279
4280 +-----+-----+-----+
4281 | In0 | In1 | Out |
4282 +-----+-----+-----+
4283 |   0 |   0 |   0 |
4284 +-----+-----+-----+
4285 |   0 |   1 |   0 |
4286 +-----+-----+-----+
4287 |   1 |   0 |   0 |
4288 +-----+-----+-----+
4289 |   1 |   1 |   1 |
4290 +-----+-----+-----+
4291
4292 Example:
4293 """"""""
4294
4295 .. code-block:: llvm
4296
4297       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4298       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4299       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4300
4301 '``or``' Instruction
4302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4303
4304 Syntax:
4305 """""""
4306
4307 ::
4308
4309       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4310
4311 Overview:
4312 """""""""
4313
4314 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4315 two operands.
4316
4317 Arguments:
4318 """"""""""
4319
4320 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4321 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4322 arguments must have identical types.
4323
4324 Semantics:
4325 """"""""""
4326
4327 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4328
4329 +-----+-----+-----+
4330 | In0 | In1 | Out |
4331 +-----+-----+-----+
4332 |   0 |   0 |   0 |
4333 +-----+-----+-----+
4334 |   0 |   1 |   1 |
4335 +-----+-----+-----+
4336 |   1 |   0 |   1 |
4337 +-----+-----+-----+
4338 |   1 |   1 |   1 |
4339 +-----+-----+-----+
4340
4341 Example:
4342 """"""""
4343
4344 ::
4345
4346       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4347       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4348       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4349
4350 '``xor``' Instruction
4351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4352
4353 Syntax:
4354 """""""
4355
4356 ::
4357
4358       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4359
4360 Overview:
4361 """""""""
4362
4363 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4364 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4365 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4366
4367 Arguments:
4368 """"""""""
4369
4370 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4371 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4372 arguments must have identical types.
4373
4374 Semantics:
4375 """"""""""
4376
4377 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4378
4379 +-----+-----+-----+
4380 | In0 | In1 | Out |
4381 +-----+-----+-----+
4382 |   0 |   0 |   0 |
4383 +-----+-----+-----+
4384 |   0 |   1 |   1 |
4385 +-----+-----+-----+
4386 |   1 |   0 |   1 |
4387 +-----+-----+-----+
4388 |   1 |   1 |   0 |
4389 +-----+-----+-----+
4390
4391 Example:
4392 """"""""
4393
4394 .. code-block:: llvm
4395
4396       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4397       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4398       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4399       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4400
4401 Vector Operations
4402 -----------------
4403
4404 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4405 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4406 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4407 While LLVM does directly support these vector operations, many
4408 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4409 take full advantage of a specific target.
4410
4411 .. _i_extractelement:
4412
4413 '``extractelement``' Instruction
4414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4415
4416 Syntax:
4417 """""""
4418
4419 ::
4420
4421       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4422
4423 Overview:
4424 """""""""
4425
4426 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4427 from a vector at a specified index.
4428
4429 Arguments:
4430 """"""""""
4431
4432 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4433 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4434 the position from which to extract the element. The index may be a
4435 variable.
4436
4437 Semantics:
4438 """"""""""
4439
4440 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4441 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4442 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4443
4444 Example:
4445 """"""""
4446
4447 .. code-block:: llvm
4448
4449       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4450
4451 .. _i_insertelement:
4452
4453 '``insertelement``' Instruction
4454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4455
4456 Syntax:
4457 """""""
4458
4459 ::
4460
4461       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4462
4463 Overview:
4464 """""""""
4465
4466 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4467 vector at a specified index.
4468
4469 Arguments:
4470 """"""""""
4471
4472 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4473 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4474 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4475 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4476 index may be a variable.
4477
4478 Semantics:
4479 """"""""""
4480
4481 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4482 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4483 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4484 undefined.
4485
4486 Example:
4487 """"""""
4488
4489 .. code-block:: llvm
4490
4491       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4492
4493 .. _i_shufflevector:
4494
4495 '``shufflevector``' Instruction
4496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4497
4498 Syntax:
4499 """""""
4500
4501 ::
4502
4503       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4504
4505 Overview:
4506 """""""""
4507
4508 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4509 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4510 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4511
4512 Arguments:
4513 """"""""""
4514
4515 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4516 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4517 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4518 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4519 same as the element type of the first two operands.
4520
4521 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4522 constant integer or undef values.
4523
4524 Semantics:
4525 """"""""""
4526
4527 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4528 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4529 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4530 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4531 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4532 only one vector.
4533
4534 Example:
4535 """"""""
4536
4537 .. code-block:: llvm
4538
4539       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4540                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4541       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4542                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4543       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4544                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4545       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4546                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4547
4548 Aggregate Operations
4549 --------------------
4550
4551 LLVM supports several instructions for working with
4552 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4553
4554 .. _i_extractvalue:
4555
4556 '``extractvalue``' Instruction
4557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4558
4559 Syntax:
4560 """""""
4561
4562 ::
4563
4564       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4565
4566 Overview:
4567 """""""""
4568
4569 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4570 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4571
4572 Arguments:
4573 """"""""""
4574
4575 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4576 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4577 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4578 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4579
4580 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4581
4582 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4583    omitted and assumed to be zero.
4584 -  At least one index must be specified.
4585 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4586
4587 Semantics:
4588 """"""""""
4589
4590 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4591 the index operands.
4592
4593 Example:
4594 """"""""
4595
4596 .. code-block:: llvm
4597
4598       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4599
4600 .. _i_insertvalue:
4601
4602 '``insertvalue``' Instruction
4603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4604
4605 Syntax:
4606 """""""
4607
4608 ::
4609
4610       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4611
4612 Overview:
4613 """""""""
4614
4615 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4616 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4617
4618 Arguments:
4619 """"""""""
4620
4621 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4622 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4623 a first-class value to insert. The following operands are constant
4624 indices indicating the position at which to insert the value in a
4625 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4626 to insert must have the same type as the value identified by the
4627 indices.
4628
4629 Semantics:
4630 """"""""""
4631
4632 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4633 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4634 indices is that of ``elt``.
4635
4636 Example:
4637 """"""""
4638
4639 .. code-block:: llvm
4640
4641       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4642       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4643       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4644
4645 .. _memoryops:
4646
4647 Memory Access and Addressing Operations
4648 ---------------------------------------
4649
4650 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4651 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4652 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4653 memory in LLVM.
4654
4655 .. _i_alloca:
4656
4657 '``alloca``' Instruction
4658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4659
4660 Syntax:
4661 """""""
4662
4663 ::
4664
4665       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4666
4667 Overview:
4668 """""""""
4669
4670 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4671 currently executing function, to be automatically released when this
4672 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4673 generic address space (address space zero).
4674
4675 Arguments:
4676 """"""""""
4677
4678 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4679 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4680 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4681 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4682 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4683 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4684 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4685 any convenient boundary compatible with the type.
4686
4687 '``type``' may be any sized type.
4688
4689 Semantics:
4690 """"""""""
4691
4692 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4693 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4694 memory is automatically released when the function returns. The
4695 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4696 variables that must have an address available. When the function returns
4697 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4698 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4699 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4700 is not specified.
4701
4702 Example:
4703 """"""""
4704
4705 .. code-block:: llvm
4706
4707       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4708       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4709       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4710       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4711
4712 .. _i_load:
4713
4714 '``load``' Instruction
4715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4716
4717 Syntax:
4718 """""""
4719
4720 ::
4721
4722       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4723       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4724       !<index> = !{ i32 1 }
4725
4726 Overview:
4727 """""""""
4728
4729 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4730
4731 Arguments:
4732 """"""""""
4733
4734 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4735 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4736 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4737 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4738 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4739 operations <volatile>`.
4740
4741 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4742 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4743 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4744 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4745 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4746 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4747 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4748 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4749 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4750 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4751 any defined semantics for atomic loads.
4752
4753 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4754 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4755 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4756 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4757 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4758 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4759 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4760
4761 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4762 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4763 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4764 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4765 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4766 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4767 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4768
4769 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4770 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4771 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4772 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4773 address points to memory which does not change value during program
4774 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4775 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4776
4777 Semantics:
4778 """"""""""
4779
4780 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4781 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4782 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4783 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4784 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4785 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4786 written using a store of the same type.
4787
4788 Examples:
4789 """""""""
4790
4791 .. code-block:: llvm
4792
4793       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4794       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4795       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4796
4797 .. _i_store:
4798
4799 '``store``' Instruction
4800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4801
4802 Syntax:
4803 """""""
4804
4805 ::
4806
4807       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4808       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4809
4810 Overview:
4811 """""""""
4812
4813 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4814
4815 Arguments:
4816 """"""""""
4817
4818 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4819 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4820 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4821 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4822 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4823 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4824 operations <volatile>`.
4825
4826 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4827 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4828 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4829 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4830 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4831 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4832 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4833 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4834 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4835 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4836 have any defined semantics for atomic stores.
4837
4838 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4839 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4840 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4841 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4842 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4843 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4844 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4845 safe.
4846
4847 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4848 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4849 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4850 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4851 be reused in the cache. The code generator may select special
4852 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4853 x86.
4854
4855 Semantics:
4856 """"""""""
4857
4858 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4859 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4860 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4861 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4862 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4863 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4864 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4865 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4866
4867 Example:
4868 """"""""
4869
4870 .. code-block:: llvm
4871
4872       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4873       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4874       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4875
4876 .. _i_fence:
4877
4878 '``fence``' Instruction
4879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4880
4881 Syntax:
4882 """""""
4883
4884 ::
4885
4886       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4887
4888 Overview:
4889 """""""""
4890
4891 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4892 between operations.
4893
4894 Arguments:
4895 """"""""""
4896
4897 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4898 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4899 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4900
4901 Semantics:
4902 """"""""""
4903
4904 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4905 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4906 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4907 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4908 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4909 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4910 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4911 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4912 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4913 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4914 *happens-before* edge.
4915
4916 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4917 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4918 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4919
4920 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4921 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4922 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4923
4924 Example:
4925 """"""""
4926
4927 .. code-block:: llvm
4928
4929       fence acquire                          ; yields {void}
4930       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4931
4932 .. _i_cmpxchg:
4933
4934 '``cmpxchg``' Instruction
4935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4936
4937 Syntax:
4938 """""""
4939
4940 ::
4941
4942       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4943
4944 Overview:
4945 """""""""
4946
4947 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4948 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4949 equal, it stores a new value into the memory.
4950
4951 Arguments:
4952 """"""""""
4953
4954 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4955 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4956 address, and a new value to place at that address if the compared values
4957 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4958 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4959 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4960 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4961 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4962 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4963 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4964
4965 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4966 synchronizes with other atomic operations.
4967
4968 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4969 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4970 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4971 respect to all other code in the system.
4972
4973 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4974 equal to the size in memory of the operand.
4975
4976 Semantics:
4977 """"""""""
4978
4979 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4980 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4981 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4982 returned.
4983
4984 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4985 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4986 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4987 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4988
4989 Example:
4990 """"""""
4991
4992 .. code-block:: llvm
4993
4994     entry:
4995       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4996       br label %loop
4997
4998     loop:
4999       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5000       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5001       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
5002       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5003       br i1 %success, label %done, label %loop
5004
5005     done:
5006       ...
5007
5008 .. _i_atomicrmw:
5009
5010 '``atomicrmw``' Instruction
5011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5012
5013 Syntax:
5014 """""""
5015
5016 ::
5017
5018       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5019
5020 Overview:
5021 """""""""
5022
5023 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5024
5025 Arguments:
5026 """"""""""
5027
5028 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5029 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5030 operation. The operation must be one of the following keywords:
5031
5032 -  xchg
5033 -  add
5034 -  sub
5035 -  and
5036 -  nand
5037 -  or
5038 -  xor
5039 -  max
5040 -  min
5041 -  umax
5042 -  umin
5043
5044 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5045 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5046 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5047 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5048 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5049 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5050 operations <volatile>`.
5051
5052 Semantics:
5053 """"""""""
5054
5055 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5056 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5057 value at the location is returned. The modification is specified by the
5058 operation argument:
5059
5060 -  xchg: ``*ptr = val``
5061 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5062 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5063 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5064 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5065 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5066 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5067 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5068 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5069 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5070    comparison)
5071 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5072    comparison)
5073
5074 Example:
5075 """"""""
5076
5077 .. code-block:: llvm
5078
5079       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5080
5081 .. _i_getelementptr:
5082
5083 '``getelementptr``' Instruction
5084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5085
5086 Syntax:
5087 """""""
5088
5089 ::
5090
5091       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5092       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5093       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5094
5095 Overview:
5096 """""""""
5097
5098 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5099 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5100 address calculation only and does not access memory.
5101
5102 Arguments:
5103 """"""""""
5104
5105 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5106 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5107 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5108 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5109 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5110 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5111 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5112 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5113 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5114 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5115 would require loading the pointer before continuing calculation.
5116
5117 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5118 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5119 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5120 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5121 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5122 required to be constant. These integers are treated as signed values
5123 where relevant.
5124
5125 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5126 to LLVM:
5127
5128 .. code-block:: c
5129
5130     struct RT {
5131       char A;
5132       int B[10][20];
5133       char C;
5134     };
5135     struct ST {
5136       int X;
5137       double Y;
5138       struct RT Z;
5139     };
5140
5141     int *foo(struct ST *s) {
5142       return &s[1].Z.B[5][13];
5143     }
5144
5145 The LLVM code generated by Clang is:
5146
5147 .. code-block:: llvm
5148
5149     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5150     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5151
5152     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5153     entry:
5154       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5155       ret i32* %arrayidx
5156     }
5157
5158 Semantics:
5159 """"""""""
5160
5161 In the example above, the first index is indexing into the
5162 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5163 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5164 indexes into the third element of the structure, yielding a
5165 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5166 structure. The third index indexes into the second element of the
5167 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5168 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5169 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5170 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5171
5172 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5173 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5174 for the given testcase is equivalent to:
5175
5176 .. code-block:: llvm
5177
5178     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5179       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5180       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5181       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5182       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5183       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5184       ret i32* %t5
5185     }
5186
5187 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5188 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5189 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5190 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5191 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5192 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5193 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5194 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5195 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5196 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5197
5198 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5199 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5200 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5201 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5202 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5203 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5204 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5205 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5206 information.
5207
5208 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5209 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5210
5211 Example:
5212 """"""""
5213
5214 .. code-block:: llvm
5215
5216         ; yields [12 x i8]*:aptr
5217         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5218         ; yields i8*:vptr
5219         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5220         ; yields i8*:eptr
5221         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5222         ; yields i32*:iptr
5223         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5224
5225 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5226 must be a vector with the same number of elements. For example:
5227
5228 .. code-block:: llvm
5229
5230      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5231
5232 Conversion Operations
5233 ---------------------
5234
5235 The instructions in this category are the conversion instructions
5236 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5237 various bit conversions on the operand.
5238
5239 '``trunc .. to``' Instruction
5240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5241
5242 Syntax:
5243 """""""
5244
5245 ::
5246
5247       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5248
5249 Overview:
5250 """""""""
5251
5252 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5253
5254 Arguments:
5255 """"""""""
5256
5257 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5258 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5259 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5260 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5261 types are not allowed.
5262
5263 Semantics:
5264 """"""""""
5265
5266 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5267 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5268 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5269 It will always truncate bits.
5270
5271 Example:
5272 """"""""
5273
5274 .. code-block:: llvm
5275
5276       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5277       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5278       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5279       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5280
5281 '``zext .. to``' Instruction
5282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5283
5284 Syntax:
5285 """""""
5286
5287 ::
5288
5289       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5290
5291 Overview:
5292 """""""""
5293
5294 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5295
5296 Arguments:
5297 """"""""""
5298
5299 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5300 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5301 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5302 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5303
5304 Semantics:
5305 """"""""""
5306
5307 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5308 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5309
5310 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5311
5312 Example:
5313 """"""""
5314
5315 .. code-block:: llvm
5316
5317       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5318       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5319       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5320
5321 '``sext .. to``' Instruction
5322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5323
5324 Syntax:
5325 """""""
5326
5327 ::
5328
5329       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5330
5331 Overview:
5332 """""""""
5333
5334 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5335
5336 Arguments:
5337 """"""""""
5338
5339 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5340 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5341 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5342 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5343
5344 Semantics:
5345 """"""""""
5346
5347 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5348 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5349 of the type ``ty2``.
5350
5351 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5352
5353 Example:
5354 """"""""
5355
5356 .. code-block:: llvm
5357
5358       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5359       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5360       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5361
5362 '``fptrunc .. to``' Instruction
5363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5364
5365 Syntax:
5366 """""""
5367
5368 ::
5369
5370       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5371
5372 Overview:
5373 """""""""
5374
5375 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5376
5377 Arguments:
5378 """"""""""
5379
5380 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5381 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5382 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5383 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5384
5385 Semantics:
5386 """"""""""
5387
5388 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5389 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5390 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5391 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5392
5393 Example:
5394 """"""""
5395
5396 .. code-block:: llvm
5397
5398       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5399       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5400
5401 '``fpext .. to``' Instruction
5402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5403
5404 Syntax:
5405 """""""
5406
5407 ::
5408
5409       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5410
5411 Overview:
5412 """""""""
5413
5414 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5415 point value.
5416
5417 Arguments:
5418 """"""""""
5419
5420 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5421 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5422 to. The source type must be smaller than the destination type.
5423
5424 Semantics:
5425 """"""""""
5426
5427 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5428 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5429 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5430 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5431 *no-op cast* for a floating point cast.
5432
5433 Example:
5434 """"""""
5435
5436 .. code-block:: llvm
5437
5438       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5439       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5440
5441 '``fptoui .. to``' Instruction
5442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5443
5444 Syntax:
5445 """""""
5446
5447 ::
5448
5449       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5450
5451 Overview:
5452 """""""""
5453
5454 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5455 integer equivalent of type ``ty2``.
5456
5457 Arguments:
5458 """"""""""
5459
5460 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5461 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5462 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5463 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5464 type with the same number of elements as ``ty``
5465
5466 Semantics:
5467 """"""""""
5468
5469 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5470 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5471 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5472 are undefined.
5473
5474 Example:
5475 """"""""
5476
5477 .. code-block:: llvm
5478
5479       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5480       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5481       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5482
5483 '``fptosi .. to``' Instruction
5484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5485
5486 Syntax:
5487 """""""
5488
5489 ::
5490
5491       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5492
5493 Overview:
5494 """""""""
5495
5496 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5497 ``value`` to type ``ty2``.
5498
5499 Arguments:
5500 """"""""""
5501
5502 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5503 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5504 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5505 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5506 type with the same number of elements as ``ty``
5507
5508 Semantics:
5509 """"""""""
5510
5511 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5512 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5513 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5514 are undefined.
5515
5516 Example:
5517 """"""""
5518
5519 .. code-block:: llvm
5520
5521       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5522       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5523       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5524
5525 '``uitofp .. to``' Instruction
5526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5527
5528 Syntax:
5529 """""""
5530
5531 ::
5532
5533       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5534
5535 Overview:
5536 """""""""
5537
5538 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5539 and converts that value to the ``ty2`` type.
5540
5541 Arguments:
5542 """"""""""
5543
5544 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5545 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5546 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5547 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5548 type with the same number of elements as ``ty``
5549
5550 Semantics:
5551 """"""""""
5552
5553 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5554 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5555 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5556 are undefined.
5557
5558 Example:
5559 """"""""
5560
5561 .. code-block:: llvm
5562
5563       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5564       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5565
5566 '``sitofp .. to``' Instruction
5567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5568
5569 Syntax:
5570 """""""
5571
5572 ::
5573
5574       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5575
5576 Overview:
5577 """""""""
5578
5579 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5580 converts that value to the ``ty2`` type.
5581
5582 Arguments:
5583 """"""""""
5584
5585 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5586 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5587 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5588 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5589 type with the same number of elements as ``ty``
5590
5591 Semantics:
5592 """"""""""
5593
5594 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5595 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5596 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5597 undefined.
5598
5599 Example:
5600 """"""""
5601
5602 .. code-block:: llvm
5603
5604       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5605       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5606
5607 .. _i_ptrtoint:
5608
5609 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5611
5612 Syntax:
5613 """""""
5614
5615 ::
5616
5617       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5618
5619 Overview:
5620 """""""""
5621
5622 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5623 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5624
5625 Arguments:
5626 """"""""""
5627
5628 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5629 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5630 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5631 a vector of integers type.
5632
5633 Semantics:
5634 """"""""""
5635
5636 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5637 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5638 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5639 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5640 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5641 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5642 change.
5643
5644 Example:
5645 """"""""
5646
5647 .. code-block:: llvm
5648
5649       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5650       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5651       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5652
5653 .. _i_inttoptr:
5654
5655 '``inttoptr .. to``' Instruction
5656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5657
5658 Syntax:
5659 """""""
5660
5661 ::
5662
5663       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5664
5665 Overview:
5666 """""""""
5667
5668 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5669 pointer type, ``ty2``.
5670
5671 Arguments:
5672 """"""""""
5673
5674 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5675 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5676 type.
5677
5678 Semantics:
5679 """"""""""
5680
5681 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5682 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5683 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5684 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5685 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5686 nothing is done (*no-op cast*).
5687
5688 Example:
5689 """"""""
5690
5691 .. code-block:: llvm
5692
5693       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5694       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5695       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5696       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5697
5698 .. _i_bitcast:
5699
5700 '``bitcast .. to``' Instruction
5701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5702
5703 Syntax:
5704 """""""
5705
5706 ::
5707
5708       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5709
5710 Overview:
5711 """""""""
5712
5713 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5714 changing any bits.
5715
5716 Arguments:
5717 """"""""""
5718
5719 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5720 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5721 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5722 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5723 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5724 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5725 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5726 long as they have the same size).
5727
5728 Semantics:
5729 """"""""""
5730
5731 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5732 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5733 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5734 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5735 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5736 pointers) types with the same address space through this instruction.
5737 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5738 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5739
5740 Example:
5741 """"""""
5742
5743 .. code-block:: llvm
5744
5745       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5746       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5747       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5748       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5749
5750 .. _i_addrspacecast:
5751
5752 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5754
5755 Syntax:
5756 """""""
5757
5758 ::
5759
5760       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5761
5762 Overview:
5763 """""""""
5764
5765 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5766 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5767
5768 Arguments:
5769 """"""""""
5770
5771 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5772 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5773 address space.
5774
5775 Semantics:
5776 """"""""""
5777
5778 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5779 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5780 value modification, depending on the target and the address space
5781 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5782 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5783 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5784 location.
5785
5786 Example:
5787 """"""""
5788
5789 .. code-block:: llvm
5790
5791       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5792       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5793       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5794
5795 .. _otherops:
5796
5797 Other Operations
5798 ----------------
5799
5800 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5801 which defy better classification.
5802
5803 .. _i_icmp:
5804
5805 '``icmp``' Instruction
5806 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5807
5808 Syntax:
5809 """""""
5810
5811 ::
5812
5813       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5814
5815 Overview:
5816 """""""""
5817
5818 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5819 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5820 pointer, or pointer vector operands.
5821
5822 Arguments:
5823 """"""""""
5824
5825 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5826 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5827 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5828
5829 #. ``eq``: equal
5830 #. ``ne``: not equal
5831 #. ``ugt``: unsigned greater than
5832 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5833 #. ``ult``: unsigned less than
5834 #. ``ule``: unsigned less or equal
5835 #. ``sgt``: signed greater than
5836 #. ``sge``: signed greater or equal
5837 #. ``slt``: signed less than
5838 #. ``sle``: signed less or equal
5839
5840 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5841 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5842 must also be identical types.
5843
5844 Semantics:
5845 """"""""""
5846
5847 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5848 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5849 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5850
5851 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5852    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5853 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5854    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5855 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5856    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5857 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5858    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5859 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5860    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5861 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5862    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5863 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5864    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5865 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5866    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5867 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5868    if ``op1`` is less than ``op2``.
5869 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5870    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5871
5872 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5873 are compared as if they were integers.
5874
5875 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5876 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5877 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5878
5879 Example:
5880 """"""""
5881
5882 .. code-block:: llvm
5883
5884       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5885       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5886       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5887       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5888       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5889       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5890
5891 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5892 ``icmp`` instruction.
5893
5894 .. _i_fcmp:
5895
5896 '``fcmp``' Instruction
5897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5898
5899 Syntax:
5900 """""""
5901
5902 ::
5903
5904       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5905
5906 Overview:
5907 """""""""
5908
5909 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5910 values based on comparison of its operands.
5911
5912 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5913 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5914
5915 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5916 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5917 compared.
5918
5919 Arguments:
5920 """"""""""
5921
5922 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5923 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5924 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5925
5926 #. ``false``: no comparison, always returns false
5927 #. ``oeq``: ordered and equal
5928 #. ``ogt``: ordered and greater than
5929 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5930 #. ``olt``: ordered and less than
5931 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5932 #. ``one``: ordered and not equal
5933 #. ``ord``: ordered (no nans)
5934 #. ``ueq``: unordered or equal
5935 #. ``ugt``: unordered or greater than
5936 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5937 #. ``ult``: unordered or less than
5938 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5939 #. ``une``: unordered or not equal
5940 #. ``uno``: unordered (either nans)
5941 #. ``true``: no comparison, always returns true
5942
5943 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5944 that either operand may be a QNAN.
5945
5946 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5947 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5948 type. They must have identical types.
5949
5950 Semantics:
5951 """"""""""
5952
5953 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5954 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5955 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5956 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5957
5958 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5959 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5960    is equal to ``op2``.
5961 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5962    is greater than ``op2``.
5963 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5964    is greater than or equal to ``op2``.
5965 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5966    is less than ``op2``.
5967 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5968    is less than or equal to ``op2``.
5969 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5970    is not equal to ``op2``.
5971 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5972 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5973    equal to ``op2``.
5974 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5975    greater than ``op2``.
5976 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5977    greater than or equal to ``op2``.
5978 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5979    less than ``op2``.
5980 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5981    less than or equal to ``op2``.
5982 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5983    not equal to ``op2``.
5984 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5985 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5986
5987 Example:
5988 """"""""
5989
5990 .. code-block:: llvm
5991
5992       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5993       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5994       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5995       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5996
5997 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5998 ``fcmp`` instruction.
5999
6000 .. _i_phi:
6001
6002 '``phi``' Instruction
6003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6004
6005 Syntax:
6006 """""""
6007
6008 ::
6009
6010       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6011
6012 Overview:
6013 """""""""
6014
6015 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6016 graph representing the function.
6017
6018 Arguments:
6019 """"""""""
6020
6021 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6022 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6023 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6024 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6025 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6026 label arguments.
6027
6028 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6029 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6030 block.
6031
6032 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6033 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6034 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6035 instruction's return value on the same edge).
6036
6037 Semantics:
6038 """"""""""
6039
6040 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6041 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6042 executed just prior to the current block.
6043
6044 Example:
6045 """"""""
6046
6047 .. code-block:: llvm
6048
6049     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6050       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6051       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6052       br label %Loop
6053
6054 .. _i_select:
6055
6056 '``select``' Instruction
6057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6058
6059 Syntax:
6060 """""""
6061
6062 ::
6063
6064       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6065
6066       selty is either i1 or {<N x i1>}
6067
6068 Overview:
6069 """""""""
6070
6071 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6072 condition, without branching.
6073
6074 Arguments:
6075 """"""""""
6076
6077 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6078 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6079 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6080 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6081 elements.
6082
6083 Semantics:
6084 """"""""""
6085
6086 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6087 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6088 argument.
6089
6090 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6091 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6092
6093 Example:
6094 """"""""
6095
6096 .. code-block:: llvm
6097
6098       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6099
6100 .. _i_call:
6101
6102 '``call``' Instruction
6103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6104
6105 Syntax:
6106 """""""
6107
6108 ::
6109
6110       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6111
6112 Overview:
6113 """""""""
6114
6115 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6116
6117 Arguments:
6118 """"""""""
6119
6120 This instruction requires several arguments:
6121
6122 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6123    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6124    be marked "tail" even if they do not occur before a
6125    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6126    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6127    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6128    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6129    automatic `sibling call
6130    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6131    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6132    when the following extra requirements are met:
6133
6134    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6135    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6136       uses value of call or is void).
6137    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6138       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6139    -  `Platform specific constraints are
6140       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6141
6142 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6143    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6144    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6145    calling convention of the call must match the calling convention of
6146    the target function, or else the behavior is undefined.
6147 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6148    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6149    are valid here.
6150 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6151    type of the return value. Functions that return no value are marked
6152    ``void``.
6153 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6154    being invoked. The argument types must match the types implied by
6155    this signature. This type can be omitted if the function is not
6156    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6157    function.
6158 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6159    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6160    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6161    to function value.
6162 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6163    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6164    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6165    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6166    extra arguments can be specified.
6167 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6168    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6169    attributes are valid here.
6170
6171 Semantics:
6172 """"""""""
6173
6174 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6175 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6176 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6177 flow continues with the instruction after the function call, and the
6178 return value of the function is bound to the result argument.
6179
6180 Example:
6181 """"""""
6182
6183 .. code-block:: llvm
6184
6185       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6186       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6187       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6188       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6189       call void %foo(i8 97 signext)
6190
6191       %struct.A = type { i32, i8 }
6192       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6193       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6194       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6195       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6196       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6197
6198 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6199 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6200 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6201 This is something we'd like to change in the future to provide better
6202 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6203
6204 .. _i_va_arg:
6205
6206 '``va_arg``' Instruction
6207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6208
6209 Syntax:
6210 """""""
6211
6212 ::
6213
6214       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6215
6216 Overview:
6217 """""""""
6218
6219 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6220 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6221 the ``va_arg`` macro in C.
6222
6223 Arguments:
6224 """"""""""
6225
6226 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6227 argument. It returns a value of the specified argument type and
6228 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6229 type of ``va_list`` is target specific.
6230
6231 Semantics:
6232 """"""""""
6233
6234 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6235 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6236 the next argument. For more information, see the variable argument
6237 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6238
6239 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6240 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6241 function.
6242
6243 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6244 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6245
6246 Example:
6247 """"""""
6248
6249 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6250
6251 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6252 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6253 types on any target.
6254
6255 .. _i_landingpad:
6256
6257 '``landingpad``' Instruction
6258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6259
6260 Syntax:
6261 """""""
6262
6263 ::
6264
6265       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6266       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6267
6268       <clause> := catch <type> <value>
6269       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6270
6271 Overview:
6272 """""""""
6273
6274 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6275 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6276 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6277 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6278 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6279 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6280
6281 Arguments:
6282 """"""""""
6283
6284 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6285 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6286 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6287
6288 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6289 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6290 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6291 clause takes an array constant as its argument. Use
6292 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6293 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6294 the ``cleanup`` flag.
6295
6296 Semantics:
6297 """"""""""
6298
6299 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6300 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6301 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6302 calling conventions, how the personality function results are
6303 represented in LLVM IR is target specific.
6304
6305 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6306 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6307 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6308 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6309 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6310 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6311 unwinding continues further up the call stack.
6312
6313 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6314
6315 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6316    of an '``invoke``' instruction.
6317 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6318    first non-PHI instruction.
6319 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6320    pad block.
6321 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6322    '``landingpad``' instruction.
6323 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6324    personality function.
6325
6326 Example:
6327 """"""""
6328
6329 .. code-block:: llvm
6330
6331       ;; A landing pad which can catch an integer.
6332       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6333                catch i8** @_ZTIi
6334       ;; A landing pad that is a cleanup.
6335       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6336                cleanup
6337       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6338       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6339                catch i8** @_ZTIi
6340                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6341
6342 .. _intrinsics:
6343
6344 Intrinsic Functions
6345 ===================
6346
6347 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6348 have well known names and semantics and are required to follow certain
6349 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6350 for the LLVM language that does not require changing all of the
6351 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6352 reader/writer, the parser, etc...).
6353
6354 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6355 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6356 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6357 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6358 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6359 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6360 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6361 are added that they be documented here.
6362
6363 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6364 represents a family of functions that perform the same operation but on
6365 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6366 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6367 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6368 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6369 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6370 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6371 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6372 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6373 argument or the result.
6374
6375 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6376 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6377 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6378 whose type is matched against another type do not. For example, the
6379 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6380 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6381 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6382 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6383 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6384 type is matched against the return type, it does not require its own
6385 name suffix.
6386
6387 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6388 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6389
6390 .. _int_varargs:
6391
6392 Variable Argument Handling Intrinsics
6393 -------------------------------------
6394
6395 Variable argument support is defined in LLVM with the
6396 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6397 functions. These functions are related to the similarly named macros
6398 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6399
6400 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6401 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6402 does not define what this type is, so all transformations should be
6403 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6404
6405 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6406 variable argument handling intrinsic functions are used.
6407
6408 .. code-block:: llvm
6409
6410     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6411       ; Initialize variable argument processing
6412       %ap = alloca i8*
6413       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6414       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6415
6416       ; Read a single integer argument
6417       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6418
6419       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6420       %aq = alloca i8*
6421       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6422       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6423       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6424
6425       ; Stop processing of arguments.
6426       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6427       ret i32 %tmp
6428     }
6429
6430     declare void @llvm.va_start(i8*)
6431     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6432     declare void @llvm.va_end(i8*)
6433
6434 .. _int_va_start:
6435
6436 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6438
6439 Syntax:
6440 """""""
6441
6442 ::
6443
6444       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6445
6446 Overview:
6447 """""""""
6448
6449 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6450 subsequent use by ``va_arg``.
6451
6452 Arguments:
6453 """"""""""
6454
6455 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6456
6457 Semantics:
6458 """"""""""
6459
6460 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6461 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6462 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6463 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6464 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6465 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6466 that out.
6467
6468 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6470
6471 Syntax:
6472 """""""
6473
6474 ::
6475
6476       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6477
6478 Overview:
6479 """""""""
6480
6481 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6482 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6483
6484 Arguments:
6485 """"""""""
6486
6487 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6488
6489 Semantics:
6490 """"""""""
6491
6492 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6493 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6494 element to which the argument points. Calls to
6495 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6496 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6497 ``llvm.va_end``.
6498
6499 .. _int_va_copy:
6500
6501 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6503
6504 Syntax:
6505 """""""
6506
6507 ::
6508
6509       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6510
6511 Overview:
6512 """""""""
6513
6514 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6515 from the source argument list to the destination argument list.
6516
6517 Arguments:
6518 """"""""""
6519
6520 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6521 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6522
6523 Semantics:
6524 """"""""""
6525
6526 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6527 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6528 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6529 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6530 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6531
6532 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6533 --------------------------------------
6534
6535 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6536 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6537 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6538 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6539 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6540 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6541 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6542 details, see `Accurate Garbage Collection with
6543 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6544
6545 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6546 address space (address space zero).
6547
6548 .. _int_gcroot:
6549
6550 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6552
6553 Syntax:
6554 """""""
6555
6556 ::
6557
6558       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6559
6560 Overview:
6561 """""""""
6562
6563 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6564 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6565
6566 Arguments:
6567 """"""""""
6568
6569 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6570 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6571 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6572 root.
6573
6574 Semantics:
6575 """"""""""
6576
6577 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6578 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6579 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6580 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6581 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6582
6583 .. _int_gcread:
6584
6585 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6587
6588 Syntax:
6589 """""""
6590
6591 ::
6592
6593       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6594
6595 Overview:
6596 """""""""
6597
6598 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6599 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6600 barriers.
6601
6602 Arguments:
6603 """"""""""
6604
6605 The second argument is the address to read from, which should be an
6606 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6607 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6608 runtime (otherwise null).
6609
6610 Semantics:
6611 """"""""""
6612
6613 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6614 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6615 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6616 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6617 algorithm <gc>`.
6618
6619 .. _int_gcwrite:
6620
6621 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6623
6624 Syntax:
6625 """""""
6626
6627 ::
6628
6629       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6630
6631 Overview:
6632 """""""""
6633
6634 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6635 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6636 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6637
6638 Arguments:
6639 """"""""""
6640
6641 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6642 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6643 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6644 object, Obj may be null.
6645
6646 Semantics:
6647 """"""""""
6648
6649 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6650 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6651 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6652 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6653 algorithm <gc>`.
6654
6655 Code Generator Intrinsics
6656 -------------------------
6657
6658 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6659 may only be implemented with code generator support.
6660
6661 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6662 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6663
6664 Syntax:
6665 """""""
6666
6667 ::
6668
6669       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6670
6671 Overview:
6672 """""""""
6673
6674 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6675 target-specific value indicating the return address of the current
6676 function or one of its callers.
6677
6678 Arguments:
6679 """"""""""
6680
6681 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6682 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6683 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6684 value.
6685
6686 Semantics:
6687 """"""""""
6688
6689 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6690 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6691 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6692 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6693 used for debugging purposes.
6694
6695 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6696 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6697 of the obvious source-language caller.
6698
6699 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6701
6702 Syntax:
6703 """""""
6704
6705 ::
6706
6707       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6708
6709 Overview:
6710 """""""""
6711
6712 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6713 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6714
6715 Arguments:
6716 """"""""""
6717
6718 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6719 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6720 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6721 value.
6722
6723 Semantics:
6724 """"""""""
6725
6726 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6727 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6728 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6729 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6730 used for debugging purposes.
6731
6732 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6733 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6734 of the obvious source-language caller.
6735
6736 .. _int_stacksave:
6737
6738 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6740
6741 Syntax:
6742 """""""
6743
6744 ::
6745
6746       declare i8* @llvm.stacksave()
6747
6748 Overview:
6749 """""""""
6750
6751 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6752 of the function stack, for use with
6753 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6754 implementing language features like scoped automatic variable sized
6755 arrays in C99.
6756
6757 Semantics:
6758 """"""""""
6759
6760 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6761 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6762 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6763 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6764 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6765 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6766 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6767
6768 .. _int_stackrestore:
6769
6770 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6772
6773 Syntax:
6774 """""""
6775
6776 ::
6777
6778       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6779
6780 Overview:
6781 """""""""
6782
6783 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6784 the function stack to the state it was in when the corresponding
6785 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6786 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6787 sized arrays in C99.
6788
6789 Semantics:
6790 """"""""""
6791
6792 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6793
6794 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6796
6797 Syntax:
6798 """""""
6799
6800 ::
6801
6802       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6803
6804 Overview:
6805 """""""""
6806
6807 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6808 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6809 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6810 its performance characteristics.
6811
6812 Arguments:
6813 """"""""""
6814
6815 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6816 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6817 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6818 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6819 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6820 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6821 arguments must be constant integers.
6822
6823 Semantics:
6824 """"""""""
6825
6826 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6827 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6828 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6829 the processor cache for better performance.
6830
6831 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6833
6834 Syntax:
6835 """""""
6836
6837 ::
6838
6839       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6840
6841 Overview:
6842 """""""""
6843
6844 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6845 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6846 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6847 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6848 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6849 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6850 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6851 allow correlations of simulation runs.
6852
6853 Arguments:
6854 """"""""""
6855
6856 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6857
6858 Semantics:
6859 """"""""""
6860
6861 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6862 that do not support this intrinsic may ignore it.
6863
6864 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6866
6867 Syntax:
6868 """""""
6869
6870 ::
6871
6872       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6873
6874 Overview:
6875 """""""""
6876
6877 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6878 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6879 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6880 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6881 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6882 timings.
6883
6884 Semantics:
6885 """"""""""
6886
6887 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6888 memory. Implementations are allowed to either return a application
6889 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6890 is lowered to a constant 0.
6891
6892 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6893 running at and the host platform.
6894
6895 Standard C Library Intrinsics
6896 -----------------------------
6897
6898 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6899 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6900 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6901 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6902
6903 .. _int_memcpy:
6904
6905 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6907
6908 Syntax:
6909 """""""
6910
6911 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6912 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6913 support all bit widths however.
6914
6915 ::
6916
6917       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6918                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6919       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6920                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6921
6922 Overview:
6923 """""""""
6924
6925 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6926 source location to the destination location.
6927
6928 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6929 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6930 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6931
6932 Arguments:
6933 """"""""""
6934
6935 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6936 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6937 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6938 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6939 boolean indicating a volatile access.
6940
6941 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6942 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6943 are aligned to that boundary.
6944
6945 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6946 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6947 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6948
6949 Semantics:
6950 """"""""""
6951
6952 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6953 source location to the destination location, which are not allowed to
6954 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6955 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6956 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6957
6958 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6960
6961 Syntax:
6962 """""""
6963
6964 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6965 bit width and for different address space. Not all targets support all
6966 bit widths however.
6967
6968 ::
6969
6970       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6971                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6972       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6973                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6974
6975 Overview:
6976 """""""""
6977
6978 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6979 source location to the destination location. It is similar to the
6980 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6981 overlap.
6982
6983 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6984 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6985 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6986
6987 Arguments:
6988 """"""""""
6989
6990 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6991 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6992 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6993 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6994 boolean indicating a volatile access.
6995
6996 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6997 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6998 aligned to that boundary.
6999
7000 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7001 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7002 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7003
7004 Semantics:
7005 """"""""""
7006
7007 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7008 source location to the destination location, which may overlap. It
7009 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7010 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7011 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7012
7013 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7015
7016 Syntax:
7017 """""""
7018
7019 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7020 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7021 support all bit widths.
7022
7023 ::
7024
7025       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7026                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7027       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7028                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7029
7030 Overview:
7031 """""""""
7032
7033 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7034 particular byte value.
7035
7036 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7037 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7038 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7039
7040 Arguments:
7041 """"""""""
7042
7043 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7044 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7045 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7046 argument is the known alignment of the destination location.
7047
7048 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7049 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7050 that boundary.
7051
7052 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7053 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7054 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7055
7056 Semantics:
7057 """"""""""
7058
7059 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7060 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7061 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7062 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7063
7064 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7066
7067 Syntax:
7068 """""""
7069
7070 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7071 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7072 all types however.
7073
7074 ::
7075
7076       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7077       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7078       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7079       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7080       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7081
7082 Overview:
7083 """""""""
7084
7085 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7086 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7087 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7088 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7089 because there is no need to worry about errno being set).
7090 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7091
7092 Arguments:
7093 """"""""""
7094
7095 The argument and return value are floating point numbers of the same
7096 type.
7097
7098 Semantics:
7099 """"""""""
7100
7101 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7102 nonnegative floating point number.
7103
7104 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7106
7107 Syntax:
7108 """""""
7109
7110 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7111 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7112 all types however.
7113
7114 ::
7115
7116       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7117       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7118       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7119       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7120       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7121
7122 Overview:
7123 """""""""
7124
7125 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7126 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7127 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7128 used, the second argument remains a scalar integer value.
7129
7130 Arguments:
7131 """"""""""
7132
7133 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7134 raise to that power.
7135
7136 Semantics:
7137 """"""""""
7138
7139 This function returns the first value raised to the second power with an
7140 unspecified sequence of rounding operations.
7141
7142 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7144
7145 Syntax:
7146 """""""
7147
7148 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7149 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7150 all types however.
7151
7152 ::
7153
7154       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7155       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7156       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7157       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7158       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7159
7160 Overview:
7161 """""""""
7162
7163 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7164
7165 Arguments:
7166 """"""""""
7167
7168 The argument and return value are floating point numbers of the same
7169 type.
7170
7171 Semantics:
7172 """"""""""
7173
7174 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7175 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7176 conditions in the same way.
7177
7178 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7180
7181 Syntax:
7182 """""""
7183
7184 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7185 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7186 all types however.
7187
7188 ::
7189
7190       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7191       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7192       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7193       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7194       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7195
7196 Overview:
7197 """""""""
7198
7199 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7200
7201 Arguments:
7202 """"""""""
7203
7204 The argument and return value are floating point numbers of the same
7205 type.
7206
7207 Semantics:
7208 """"""""""
7209
7210 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7211 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7212 conditions in the same way.
7213
7214 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7216
7217 Syntax:
7218 """""""
7219
7220 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7221 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7222 all types however.
7223
7224 ::
7225
7226       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7227       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7228       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7229       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7230       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7231
7232 Overview:
7233 """""""""
7234
7235 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7236 specified (positive or negative) power.
7237
7238 Arguments:
7239 """"""""""
7240
7241 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7242 to raise to that power.
7243
7244 Semantics:
7245 """"""""""
7246
7247 This function returns the first value raised to the second power,
7248 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7249 handles error conditions in the same way.
7250
7251 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7253
7254 Syntax:
7255 """""""
7256
7257 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7258 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7259 all types however.
7260
7261 ::
7262
7263       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7264       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7265       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7266       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7267       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7268
7269 Overview:
7270 """""""""
7271
7272 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7273
7274 Arguments:
7275 """"""""""
7276
7277 The argument and return value are floating point numbers of the same
7278 type.
7279
7280 Semantics:
7281 """"""""""
7282
7283 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7284 would, and handles error conditions in the same way.
7285
7286 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7288
7289 Syntax:
7290 """""""
7291
7292 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7293 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7294 all types however.
7295
7296 ::
7297
7298       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7299       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7300       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7301       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7302       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7303
7304 Overview:
7305 """""""""
7306
7307 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7308
7309 Arguments:
7310 """"""""""
7311
7312 The argument and return value are floating point numbers of the same
7313 type.
7314
7315 Semantics:
7316 """"""""""
7317
7318 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7319 would, and handles error conditions in the same way.
7320
7321 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7323
7324 Syntax:
7325 """""""
7326
7327 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7328 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7329 all types however.
7330
7331 ::
7332
7333       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7334       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7335       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7336       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7337       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7338
7339 Overview:
7340 """""""""
7341
7342 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7343
7344 Arguments:
7345 """"""""""
7346
7347 The argument and return value are floating point numbers of the same
7348 type.
7349
7350 Semantics:
7351 """"""""""
7352
7353 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7354 would, and handles error conditions in the same way.
7355
7356 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7358
7359 Syntax:
7360 """""""
7361
7362 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7363 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7364 all types however.
7365
7366 ::
7367
7368       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7369       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7370       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7371       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7372       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7373
7374 Overview:
7375 """""""""
7376
7377 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7378
7379 Arguments:
7380 """"""""""
7381
7382 The argument and return value are floating point numbers of the same
7383 type.
7384
7385 Semantics:
7386 """"""""""
7387
7388 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7389 would, and handles error conditions in the same way.
7390
7391 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7393
7394 Syntax:
7395 """""""
7396
7397 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7398 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7399 all types however.
7400
7401 ::
7402
7403       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7404       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7405       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7406       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7407       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7408
7409 Overview:
7410 """""""""
7411
7412 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7413
7414 Arguments:
7415 """"""""""
7416
7417 The argument and return value are floating point numbers of the same
7418 type.
7419
7420 Semantics:
7421 """"""""""
7422
7423 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7424 would, and handles error conditions in the same way.
7425
7426 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7428
7429 Syntax:
7430 """""""
7431
7432 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7433 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7434 all types however.
7435
7436 ::
7437
7438       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7439       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7440       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7441       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7442       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7443
7444 Overview:
7445 """""""""
7446
7447 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7448 operation.
7449
7450 Arguments:
7451 """"""""""
7452
7453 The argument and return value are floating point numbers of the same
7454 type.
7455
7456 Semantics:
7457 """"""""""
7458
7459 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7460 would.
7461
7462 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7464
7465 Syntax:
7466 """""""
7467
7468 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7469 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7470 all types however.
7471
7472 ::
7473
7474       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7475       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7476       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7477       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7478       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7479
7480 Overview:
7481 """""""""
7482
7483 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7484 operand.
7485
7486 Arguments:
7487 """"""""""
7488
7489 The argument and return value are floating point numbers of the same
7490 type.
7491
7492 Semantics:
7493 """"""""""
7494
7495 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7496 would, and handles error conditions in the same way.
7497
7498 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7500
7501 Syntax:
7502 """""""
7503
7504 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7505 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7506 all types however.
7507
7508 ::
7509
7510       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7511       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7512       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7513       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7514       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7515
7516 Overview:
7517 """""""""
7518
7519 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7520 first operand and the sign of the second operand.
7521
7522 Arguments:
7523 """"""""""
7524
7525 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7526 type.
7527
7528 Semantics:
7529 """"""""""
7530
7531 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7532 functions would, and handles error conditions in the same way.
7533
7534 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7536
7537 Syntax:
7538 """""""
7539
7540 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7541 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7542 all types however.
7543
7544 ::
7545
7546       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7547       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7548       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7549       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7550       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7551
7552 Overview:
7553 """""""""
7554
7555 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7556
7557 Arguments:
7558 """"""""""
7559
7560 The argument and return value are floating point numbers of the same
7561 type.
7562
7563 Semantics:
7564 """"""""""
7565
7566 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7567 would, and handles error conditions in the same way.
7568
7569 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7571
7572 Syntax:
7573 """""""
7574
7575 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7576 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7577 all types however.
7578
7579 ::
7580
7581       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7582       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7583       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7584       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7585       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7586
7587 Overview:
7588 """""""""
7589
7590 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7591
7592 Arguments:
7593 """"""""""
7594
7595 The argument and return value are floating point numbers of the same
7596 type.
7597
7598 Semantics:
7599 """"""""""
7600
7601 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7602 would, and handles error conditions in the same way.
7603
7604 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7606
7607 Syntax:
7608 """""""
7609
7610 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7611 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7612 all types however.
7613
7614 ::
7615
7616       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7617       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7618       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7619       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7620       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7621
7622 Overview:
7623 """""""""
7624
7625 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7626 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7627
7628 Arguments:
7629 """"""""""
7630
7631 The argument and return value are floating point numbers of the same
7632 type.
7633
7634 Semantics:
7635 """"""""""
7636
7637 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7638 would, and handles error conditions in the same way.
7639
7640 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7641 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7642
7643 Syntax:
7644 """""""
7645
7646 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7647 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7648 all types however.
7649
7650 ::
7651
7652       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7653       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7654       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7655       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7656       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7657
7658 Overview:
7659 """""""""
7660
7661 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7662 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7663 operand isn't an integer.
7664
7665 Arguments:
7666 """"""""""
7667
7668 The argument and return value are floating point numbers of the same
7669 type.
7670
7671 Semantics:
7672 """"""""""
7673
7674 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7675 would, and handles error conditions in the same way.
7676
7677 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7679
7680 Syntax:
7681 """""""
7682
7683 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7684 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7685 all types however.
7686
7687 ::
7688
7689       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7690       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7691       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7692       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7693       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7694
7695 Overview:
7696 """""""""
7697
7698 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7699 nearest integer.
7700
7701 Arguments:
7702 """"""""""
7703
7704 The argument and return value are floating point numbers of the same
7705 type.
7706
7707 Semantics:
7708 """"""""""
7709
7710 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7711 functions would, and handles error conditions in the same way.
7712
7713 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7715
7716 Syntax:
7717 """""""
7718
7719 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7720 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7721 all types however.
7722
7723 ::
7724
7725       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7726       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7727       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7728       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7729       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7730
7731 Overview:
7732 """""""""
7733
7734 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7735 nearest integer.
7736
7737 Arguments:
7738 """"""""""
7739
7740 The argument and return value are floating point numbers of the same
7741 type.
7742
7743 Semantics:
7744 """"""""""
7745
7746 This function returns the same values as the libm ``round``
7747 functions would, and handles error conditions in the same way.
7748
7749 Bit Manipulation Intrinsics
7750 ---------------------------
7751
7752 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7753 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7754
7755 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7757
7758 Syntax:
7759 """""""
7760
7761 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7762 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7763
7764 ::
7765
7766       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7767       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7768       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7769
7770 Overview:
7771 """""""""
7772
7773 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7774 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7775 These are useful for performing operations on data that is not in the
7776 target's native byte order.
7777
7778 Semantics:
7779 """"""""""
7780
7781 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7782 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7783 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7784 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7785 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7786 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7787 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7788 respectively).
7789
7790 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7791 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7792
7793 Syntax:
7794 """""""
7795
7796 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7797 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7798 support all bit widths or vector types, however.
7799
7800 ::
7801
7802       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7803       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7804       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7805       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7806       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7807       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7808
7809 Overview:
7810 """""""""
7811
7812 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7813 in a value.
7814
7815 Arguments:
7816 """"""""""
7817
7818 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7819 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7820 match the argument type.
7821
7822 Semantics:
7823 """"""""""
7824
7825 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7826 each element of a vector.
7827
7828 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7830
7831 Syntax:
7832 """""""
7833
7834 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7835 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7836 targets support all bit widths or vector types, however.
7837
7838 ::
7839
7840       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7841       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7842       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7843       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7844       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7845       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7846
7847 Overview:
7848 """""""""
7849
7850 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7851 leading zeros in a variable.
7852
7853 Arguments:
7854 """"""""""
7855
7856 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7857 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7858 type must match the first argument type.
7859
7860 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7861 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7862 defined result. Historically some architectures did not provide a
7863 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7864 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7865
7866 Semantics:
7867 """"""""""
7868
7869 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7870 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7871 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7872 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7873 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7874
7875 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7877
7878 Syntax:
7879 """""""
7880
7881 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7882 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7883 support all bit widths or vector types, however.
7884
7885 ::
7886
7887       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7888       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7889       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7890       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7891       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7892       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7893
7894 Overview:
7895 """""""""
7896
7897 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7898 trailing zeros.
7899
7900 Arguments:
7901 """"""""""
7902
7903 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7904 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7905 type must match the first argument type.
7906
7907 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7908 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7909 defined result. Historically some architectures did not provide a
7910 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7911 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7912
7913 Semantics:
7914 """"""""""
7915
7916 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7917 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7918 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7919 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7920 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7921
7922 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7923 -----------------------------------
7924
7925 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7926
7927 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7929
7930 Syntax:
7931 """""""
7932
7933 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7934 on any integer bit width.
7935
7936 ::
7937
7938       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7939       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7940       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7941
7942 Overview:
7943 """""""""
7944
7945 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7946 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7947 occurred during the signed summation.
7948
7949 Arguments:
7950 """"""""""
7951
7952 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7953 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7954 bit width. The second element of the result structure must be of type
7955 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7956 addition.
7957
7958 Semantics:
7959 """"""""""
7960
7961 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7962 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7963 first element of which is the signed summation, and the second element
7964 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7965 overflow.
7966
7967 Examples:
7968 """""""""
7969
7970 .. code-block:: llvm
7971
7972       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7973       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7974       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7975       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7976
7977 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7978 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7979
7980 Syntax:
7981 """""""
7982
7983 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7984 on any integer bit width.
7985
7986 ::
7987
7988       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7989       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7990       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7991
7992 Overview:
7993 """""""""
7994
7995 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7996 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7997 occurred during the unsigned summation.
7998
7999 Arguments:
8000 """"""""""
8001
8002 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8003 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8004 bit width. The second element of the result structure must be of type
8005 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8006 addition.
8007
8008 Semantics:
8009 """"""""""
8010
8011 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8012 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8013 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8014 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8015
8016 Examples:
8017 """""""""
8018
8019 .. code-block:: llvm
8020
8021       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8022       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8023       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8024       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8025
8026 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8028
8029 Syntax:
8030 """""""
8031
8032 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8033 on any integer bit width.
8034
8035 ::
8036
8037       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8038       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8039       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8040
8041 Overview:
8042 """""""""
8043
8044 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8045 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8046 overflow occurred during the signed subtraction.
8047
8048 Arguments:
8049 """"""""""
8050
8051 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8052 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8053 bit width. The second element of the result structure must be of type
8054 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8055 subtraction.
8056
8057 Semantics:
8058 """"""""""
8059
8060 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8061 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8062 first element of which is the subtraction, and the second element of
8063 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8064 overflow.
8065
8066 Examples:
8067 """""""""
8068
8069 .. code-block:: llvm
8070
8071       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8072       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8073       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8074       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8075
8076 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8078
8079 Syntax:
8080 """""""
8081
8082 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8083 on any integer bit width.
8084
8085 ::
8086
8087       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8088       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8089       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8090
8091 Overview:
8092 """""""""
8093
8094 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8095 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8096 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8097
8098 Arguments:
8099 """"""""""
8100
8101 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8102 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8103 bit width. The second element of the result structure must be of type
8104 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8105 subtraction.
8106
8107 Semantics:
8108 """"""""""
8109
8110 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8111 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8112 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8113 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8114 overflow.
8115
8116 Examples:
8117 """""""""
8118
8119 .. code-block:: llvm
8120
8121       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8122       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8123       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8124       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8125
8126 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8128
8129 Syntax:
8130 """""""
8131
8132 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8133 on any integer bit width.
8134
8135 ::
8136
8137       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8138       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8139       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8140
8141 Overview:
8142 """""""""
8143
8144 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8145 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8146 overflow occurred during the signed multiplication.
8147
8148 Arguments:
8149 """"""""""
8150
8151 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8152 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8153 bit width. The second element of the result structure must be of type
8154 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8155 multiplication.
8156
8157 Semantics:
8158 """"""""""
8159
8160 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8161 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8162 the first element of which is the multiplication, and the second element
8163 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8164 overflow.
8165
8166 Examples:
8167 """""""""
8168
8169 .. code-block:: llvm
8170
8171       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8172       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8173       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8174       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8175
8176 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8178
8179 Syntax:
8180 """""""
8181
8182 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8183 on any integer bit width.
8184
8185 ::
8186
8187       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8188       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8189       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8190
8191 Overview:
8192 """""""""
8193
8194 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8195 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8196 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8197
8198 Arguments:
8199 """"""""""
8200
8201 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8202 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8203 bit width. The second element of the result structure must be of type
8204 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8205 multiplication.
8206
8207 Semantics:
8208 """"""""""
8209
8210 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8211 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8212 the first element of which is the multiplication, and the second
8213 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8214 resulted in an overflow.
8215
8216 Examples:
8217 """""""""
8218
8219 .. code-block:: llvm
8220
8221       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8222       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8223       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8224       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8225
8226 Specialised Arithmetic Intrinsics
8227 ---------------------------------
8228
8229 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8231
8232 Syntax:
8233 """""""
8234
8235 ::
8236
8237       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8238       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8239
8240 Overview:
8241 """""""""
8242
8243 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8244 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8245 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8246 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8247 and add instructions.
8248
8249 Arguments:
8250 """"""""""
8251
8252 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8253 multiplicands, a and b, and an addend c.
8254
8255 Semantics:
8256 """"""""""
8257
8258 The expression:
8259
8260 ::
8261
8262       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8263
8264 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8265 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8266 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8267 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8268 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8269
8270 Examples:
8271 """""""""
8272
8273 .. code-block:: llvm
8274
8275       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8276
8277 Half Precision Floating Point Intrinsics
8278 ----------------------------------------
8279
8280 For most target platforms, half precision floating point is a
8281 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8282 but does not support computation in the format.
8283
8284 This means that code must first load the half-precision floating point
8285 value as an i16, then convert it to float with
8286 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8287 then be performed on the float value (including extending to double
8288 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8289 if needed, then converted to i16 with
8290 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8291 i16 value.
8292
8293 .. _int_convert_to_fp16:
8294
8295 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8297
8298 Syntax:
8299 """""""
8300
8301 ::
8302
8303       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8304
8305 Overview:
8306 """""""""
8307
8308 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8309 from single precision floating point format to half precision floating
8310 point format.
8311
8312 Arguments:
8313 """"""""""
8314
8315 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8316 converted.
8317
8318 Semantics:
8319 """"""""""
8320
8321 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8322 from single precision floating point format to half precision floating
8323 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8324 converted number.
8325
8326 Examples:
8327 """""""""
8328
8329 .. code-block:: llvm
8330
8331       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8332       store i16 %res, i16* @x, align 2
8333
8334 .. _int_convert_from_fp16:
8335
8336 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8338
8339 Syntax:
8340 """""""
8341
8342 ::
8343
8344       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8345
8346 Overview:
8347 """""""""
8348
8349 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8350 conversion from half precision floating point format to single precision
8351 floating point format.
8352
8353 Arguments:
8354 """"""""""
8355
8356 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8357 converted.
8358
8359 Semantics:
8360 """"""""""
8361
8362 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8363 conversion from half single precision floating point format to single
8364 precision floating point format. The input half-float value is
8365 represented by an ``i16`` value.
8366
8367 Examples:
8368 """""""""
8369
8370 .. code-block:: llvm
8371
8372       %a = load i16* @x, align 2
8373       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8374
8375 Debugger Intrinsics
8376 -------------------
8377
8378 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8379 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8380 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8381 document.
8382
8383 Exception Handling Intrinsics
8384 -----------------------------
8385
8386 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8387 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8388 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8389
8390 .. _int_trampoline:
8391
8392 Trampoline Intrinsics
8393 ---------------------
8394
8395 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8396 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8397 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8398 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8399 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8400 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8401 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8402 extension.
8403
8404 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8405 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8406 It can be created as follows:
8407
8408 .. code-block:: llvm
8409
8410       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8411       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8412       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8413       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8414       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8415
8416 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8417 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8418
8419 .. _int_it:
8420
8421 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8423
8424 Syntax:
8425 """""""
8426
8427 ::
8428
8429       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8430
8431 Overview:
8432 """""""""
8433
8434 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8435 turning it into a trampoline.
8436
8437 Arguments:
8438 """"""""""
8439
8440 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8441 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8442 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8443 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8444 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8445 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8446 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8447 bitcast to an ``i8*``.
8448
8449 Semantics:
8450 """"""""""
8451
8452 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8453 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8454 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8455 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8456 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8457 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8458 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8459 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8460 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8461 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8462 modified, then the effect of any later call to the returned function
8463 pointer is undefined.
8464
8465 .. _int_at:
8466
8467 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8469
8470 Syntax:
8471 """""""
8472
8473 ::
8474
8475       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8476
8477 Overview:
8478 """""""""
8479
8480 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8481 a trampoline (passed as ``tramp``).
8482
8483 Arguments:
8484 """"""""""
8485
8486 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8487 code filled in by a previous call to
8488 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8489
8490 Semantics:
8491 """"""""""
8492
8493 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8494 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8495 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8496 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8497 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8498
8499 Memory Use Markers
8500 ------------------
8501
8502 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8503 memory objects and ranges where variables are immutable.
8504
8505 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8507
8508 Syntax:
8509 """""""
8510
8511 ::
8512
8513       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8514
8515 Overview:
8516 """""""""
8517
8518 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8519 object's lifetime.
8520
8521 Arguments:
8522 """"""""""
8523
8524 The first argument is a constant integer representing the size of the
8525 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8526 to the object.
8527
8528 Semantics:
8529 """"""""""
8530
8531 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8532 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8533 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8534 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8535
8536 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8538
8539 Syntax:
8540 """""""
8541
8542 ::
8543
8544       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8545
8546 Overview:
8547 """""""""
8548
8549 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8550 object's lifetime.
8551
8552 Arguments:
8553 """"""""""
8554
8555 The first argument is a constant integer representing the size of the
8556 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8557 to the object.
8558
8559 Semantics:
8560 """"""""""
8561
8562 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8563 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8564 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8565 object following this intrinsic may be removed as dead.
8566
8567 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8569
8570 Syntax:
8571 """""""
8572
8573 ::
8574
8575       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8576
8577 Overview:
8578 """""""""
8579
8580 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8581 a memory object will not change.
8582
8583 Arguments:
8584 """"""""""
8585
8586 The first argument is a constant integer representing the size of the
8587 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8588 to the object.
8589
8590 Semantics:
8591 """"""""""
8592
8593 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8594 the return value, the referenced memory location is constant and
8595 unchanging.
8596
8597 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8599
8600 Syntax:
8601 """""""
8602
8603 ::
8604
8605       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8606
8607 Overview:
8608 """""""""
8609
8610 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8611 memory object are mutable.
8612
8613 Arguments:
8614 """"""""""
8615
8616 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8617 The second argument is a constant integer representing the size of the
8618 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8619 pointer to the object.
8620
8621 Semantics:
8622 """"""""""
8623
8624 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8625
8626 General Intrinsics
8627 ------------------
8628
8629 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8630 purpose.
8631
8632 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8634
8635 Syntax:
8636 """""""
8637
8638 ::
8639
8640       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8641
8642 Overview:
8643 """""""""
8644
8645 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8646
8647 Arguments:
8648 """"""""""
8649
8650 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8651 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8652 source file name, and the last argument is the line number.
8653
8654 Semantics:
8655 """"""""""
8656
8657 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8658 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8659 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8660 ignored by code generation and optimization.
8661
8662 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8664
8665 Syntax:
8666 """""""
8667
8668 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8669 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8670 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8671 '``0``'.
8672
8673 ::
8674
8675       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8676       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8677       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8678       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8679       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8680
8681 Overview:
8682 """""""""
8683
8684 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8685
8686 Arguments:
8687 """"""""""
8688
8689 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8690 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8691 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8692 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8693
8694 Semantics:
8695 """"""""""
8696
8697 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8698 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8699 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8700 generation and optimization.
8701
8702 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8704
8705 Syntax:
8706 """""""
8707
8708 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8709 any integer bit width.
8710
8711 ::
8712
8713       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8714       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8715       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8716       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8717       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8718
8719 Overview:
8720 """""""""
8721
8722 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8723
8724 Arguments:
8725 """"""""""
8726
8727 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8728 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8729 global string which is the source file name, and the last argument is
8730 the line number. It returns the value of the first argument.
8731
8732 Semantics:
8733 """"""""""
8734
8735 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8736 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8737 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8738 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8739
8740 '``llvm.trap``' Intrinsic
8741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8742
8743 Syntax:
8744 """""""
8745
8746 ::
8747
8748       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8749
8750 Overview:
8751 """""""""
8752
8753 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8754
8755 Arguments:
8756 """"""""""
8757
8758 None.
8759
8760 Semantics:
8761 """"""""""
8762
8763 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8764 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8765 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8766
8767 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8768 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8769
8770 Syntax:
8771 """""""
8772
8773 ::
8774
8775       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8776
8777 Overview:
8778 """""""""
8779
8780 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8781
8782 Arguments:
8783 """"""""""
8784
8785 None.
8786
8787 Semantics:
8788 """"""""""
8789
8790 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8791 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8792 debugger.
8793
8794 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8796
8797 Syntax:
8798 """""""
8799
8800 ::
8801
8802       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8803
8804 Overview:
8805 """""""""
8806
8807 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8808 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8809 is placed on the stack before local variables.
8810
8811 Arguments:
8812 """"""""""
8813
8814 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8815 The first argument is the value loaded from the stack guard
8816 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8817 enough space to hold the value of the guard.
8818
8819 Semantics:
8820 """"""""""
8821
8822 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8823 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8824 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8825 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8826 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8827 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8828 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8829
8830 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8832
8833 Syntax:
8834 """""""
8835
8836 ::
8837
8838       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8839
8840 Overview:
8841 """""""""
8842
8843 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8844 created stack protector and if they are not equal calls the
8845 ``__stack_chk_fail()`` function.
8846
8847 Arguments:
8848 """"""""""
8849
8850 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8851 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8852
8853 Semantics:
8854 """"""""""
8855
8856 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8857 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8858 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8859
8860 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8861 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8862 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8863 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8864 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8865 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8866 codegen after the tail call decision has occurred.
8867
8868 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8870
8871 Syntax:
8872 """""""
8873
8874 ::
8875
8876       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8877       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8878
8879 Overview:
8880 """""""""
8881
8882 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8883 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8884 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8885 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8886 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8887 other object.
8888
8889 Arguments:
8890 """"""""""
8891
8892 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8893 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8894 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8895 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8896 only accepts constants.
8897
8898 Semantics:
8899 """"""""""
8900
8901 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8902 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8903 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8904 on the ``min`` argument).
8905
8906 '``llvm.expect``' Intrinsic
8907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8908
8909 Syntax:
8910 """""""
8911
8912 ::
8913
8914       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8915       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8916
8917 Overview:
8918 """""""""
8919
8920 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8921 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8922
8923 Arguments:
8924 """"""""""
8925
8926 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8927 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8928 constant value, variables are not allowed.
8929
8930 Semantics:
8931 """"""""""
8932
8933 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8934
8935 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8937
8938 Syntax:
8939 """""""
8940
8941 ::
8942
8943       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8944
8945 Overview:
8946 """""""""
8947
8948 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8949 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8950
8951 Arguments:
8952 """"""""""
8953
8954 None.
8955
8956 Semantics:
8957 """"""""""
8958
8959 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8960 by codegen.