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