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