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