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