Fundamentally change the MipsSubtarget replacement machinery:
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``internal``
201     Similar to private, but the value shows as a local symbol
202     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
203     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
204 ``available_externally``
205     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
206     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
207     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
208     of the definition of the global, which is known to be somewhere
209     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
210     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
211     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
212     not declarations.
213 ``linkonce``
214     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
215     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
216     some forms of inline functions, templates, or other code which must
217     be generated in each translation unit that uses it, but where the
218     body may be overridden with a more definitive definition later.
219     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
220     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
221     inline the body of this function into callers because it doesn't
222     know if this definition of the function is the definitive definition
223     within the program or whether it will be overridden by a stronger
224     definition. To enable inlining and other optimizations, use
225     "``linkonce_odr``" linkage.
226 ``weak``
227     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
228     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
229     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
230     in C source code.
231 ``common``
232     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
233     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
234     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
235     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
236     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
237     must have a zero initializer, and may not be marked
238     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
239     common linkage.
240
241 .. _linkage_appending:
242
243 ``appending``
244     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
245     pointer to array type. When two global variables with appending
246     linkage are linked together, the two global arrays are appended
247     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
248     system linker append together "sections" with identical names when
249     .o files are linked.
250 ``extern_weak``
251     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
252     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
253     instead of being an undefined reference.
254 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
255     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
256     functions with different semantics. Other languages, such as
257     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
258     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
259     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
260     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
261     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
262 ``external``
263     If none of the above identifiers are used, the global is externally
264     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
265     resolve external symbol references.
266
267 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
268 other than ``external`` or ``extern_weak``.
269
270 .. _callingconv:
271
272 Calling Conventions
273 -------------------
274
275 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
276 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
277 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
278 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
279 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
280 added in the future:
281
282 "``ccc``" - The C calling convention
283     This calling convention (the default if no other calling convention
284     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
285     convention supports varargs function calls and tolerates some
286     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
287     the function (as does normal C).
288 "``fastcc``" - The fast calling convention
289     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
290     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
291     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
292     code for the target, without having to conform to an externally
293     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
294     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
295     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
296     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
297     match the prototype of the function definition.
298 "``coldcc``" - The cold calling convention
299     This calling convention attempts to make code in the caller as
300     efficient as possible under the assumption that the call is not
301     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
302     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
303     This calling convention does not support varargs and requires the
304     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
305     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
306     calls for inlining.
307 "``cc 10``" - GHC convention
308     This calling convention has been implemented specifically for use by
309     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
310     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
311     by disabling callee save registers. This calling convention should
312     not be used lightly but only for specific situations such as an
313     alternative to the *register pinning* performance technique often
314     used when implementing functional programming languages. At the
315     moment only X86 supports this convention and it has the following
316     limitations:
317
318     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
319        floating point types are supported.
320     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
321        floating point parameters.
322
323     This calling convention supports `tail call
324     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
325     caller and callee are using it.
326 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
327     This calling convention has been implemented specifically for use by
328     the `High-Performance Erlang
329     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
330     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
331     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
332     registers for argument passing than the ordinary C calling
333     convention and defines no callee-saved registers. The calling
334     convention properly supports `tail call
335     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
336     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
337     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
338     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
339     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
340     bit).
341 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
342     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
343     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
344     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
345     platform's customary return register.
346 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
347     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
348     sequence in place of a call site. This convention forces the call
349     arguments into registers but allows them to be dynamcially
350     allocated. This can currently only be used with calls to
351     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
352     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
353 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
354     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
355     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
356     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
357     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
358     burden of saving and recovering a large register set before and after the
359     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
360     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
361     apply for values returned in callee-saved registers.
362
363     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
364       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
365       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
366
367     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
368     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
369     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
370     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
371     registers, which haven't already been saved by the caller. The
372     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
373     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
374     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
375     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
376     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
377     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
378
379     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
380     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
381     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
382     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
383     by other runtimes in the future too. The current implementation only
384     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
385     future.
386 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
387     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
388     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
389     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
390     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
391     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
392     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
393     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
394     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
395     returned in callee-saved registers.
396
397     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
398       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
399       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
400
401     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
402     that don't need to call out to any other functions.
403
404     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
405     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
406     experimental at this time.
407 "``cc <n>``" - Numbered convention
408     Any calling convention may be specified by number, allowing
409     target-specific calling conventions to be used. Target specific
410     calling conventions start at 64.
411
412 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
413 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
414 convention.
415
416 .. _visibilitystyles:
417
418 Visibility Styles
419 -----------------
420
421 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
422 styles:
423
424 "``default``" - Default style
425     On targets that use the ELF object file format, default visibility
426     means that the declaration is visible to other modules and, in
427     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
428     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
429     to other modules. Default visibility corresponds to "external
430     linkage" in the language.
431 "``hidden``" - Hidden style
432     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
433     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
434     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
435     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
436     library) can reference it directly.
437 "``protected``" - Protected style
438     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
439     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
440     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
441     cannot be overridden by another module.
442
443 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
444 visibility.
445
446 .. _dllstorageclass:
447
448 DLL Storage Classes
449 -------------------
450
451 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
452 DLL storage class:
453
454 ``dllimport``
455     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
456     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
457     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
458     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
459 ``dllexport``
460     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
461     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
462     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
463     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
464     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
465     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
466
467 .. _tls_model:
468
469 Thread Local Storage Models
470 ---------------------------
471
472 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
473 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
474 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
475 TLS model may be specified:
476
477 ``localdynamic``
478     For variables that are only used within the current shared library.
479 ``initialexec``
480     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
481 ``localexec``
482     For variables defined in the executable and only used within it.
483
484 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
485
486 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
487 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
488 more information on under which circumstances the different models may
489 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
490 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
491
492 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
493 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
494
495 .. _namedtypes:
496
497 Structure Types
498 ---------------
499
500 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
501 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
502 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
503 to forward declare a type which is not yet available.
504
505 An example of a identified structure specification is:
506
507 .. code-block:: llvm
508
509     %mytype = type { %mytype*, i32 }
510
511 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
512 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
513
514 .. _globalvars:
515
516 Global Variables
517 ----------------
518
519 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
520 instead of run-time.
521
522 Global variables definitions must be initialized.
523
524 Global variables in other translation units can also be declared, in which
525 case they don't have an initializer.
526
527 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
528 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
529
530 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
531 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
532 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
533 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
534 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
535 variable.
536
537 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
538 constant, even if the final definition of the global is not. This
539 capability can be used to enable slightly better optimization of the
540 program, but requires the language definition to guarantee that
541 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
542 units that do not include the definition.
543
544 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
545 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
546 always define a pointer to their "content" type because they describe a
547 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
548 pointers.
549
550 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
551 that the address is not significant, only the content. Constants marked
552 like this can be merged with other constants if they have the same
553 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
554 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
555 whose address is significant.
556
557 A global variable may be declared to reside in a target-specific
558 numbered address space. For targets that support them, address spaces
559 may affect how optimizations are performed and/or what target
560 instructions are used to access the variable. The default address space
561 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
562
563 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
564 target supports it, it will emit globals to the section specified.
565 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
566 support.
567
568 By default, global initializers are optimized by assuming that global
569 variables defined within the module are not modified from their
570 initial values before the start of the global initializer.  This is
571 true even for variables potentially accessible from outside the
572 module, including those with external linkage or appearing in
573 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
574 by marking the variable with ``externally_initialized``.
575
576 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
577 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
578 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
579 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
580 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
581 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
582 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
583 assume that the globals are densely packed in their section and try to
584 iterate over them as an array, alignment padding would break this
585 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
586
587 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
588
589 Variables and aliasaes can have a
590 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
591
592 Syntax::
593
594     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
595                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
596                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
597                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
598
599 For example, the following defines a global in a numbered address space
600 with an initializer, section, and alignment:
601
602 .. code-block:: llvm
603
604     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
605
606 The following example just declares a global variable
607
608 .. code-block:: llvm
609
610    @G = external global i32
611
612 The following example defines a thread-local global with the
613 ``initialexec`` TLS model:
614
615 .. code-block:: llvm
616
617     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
618
619 .. _functionstructure:
620
621 Functions
622 ---------
623
624 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
625 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
626 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
627 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
628 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
629 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
630 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
631 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
632 an optional section, an optional alignment,
633 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
634 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
635 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
636
637 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
638 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
639 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
640 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
641 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
642 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
643 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
644 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
645
646 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
647 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
648 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
649 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
650 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
651 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
652 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
653 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
654 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
655
656 The first basic block in a function is special in two ways: it is
657 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
658 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
659 the entry block of a function). Because the block can have no
660 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
661
662 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
663 target supports it, it will emit functions to the section specified.
664 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
665
666 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
667 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
668 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
669 is specified, the function is forced to have at least that much
670 alignment. All alignments must be a power of 2.
671
672 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
673 be significant and two identical functions can be merged.
674
675 Syntax::
676
677     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
678            [cconv] [ret attrs]
679            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
680            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat $<ComdatName>]
681            [align N] [gc] [prefix Constant] { ... }
682
683 .. _langref_aliases:
684
685 Aliases
686 -------
687
688 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
689 are just a new symbol and metadata for an existing position.
690
691 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
692 constant expression.
693
694 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
695 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
696 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
697
698 Syntax::
699
700     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
701
702 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
703 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
704 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
705
706 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
707 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
708 to the same content.
709
710 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
711 some can only be checked when producing an object file:
712
713 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
714   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
715
716 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
717   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
718   object file.
719
720 * No global value in the expression can be a declaration, since that
721   would require a relocation, which is not possible.
722
723 .. _langref_comdats:
724
725 Comdats
726 -------
727
728 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
729
730 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects which
731 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
732 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
733 aliasee computes to, if any.
734
735 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
736 choose between keys in two different object files.
737
738 Syntax::
739
740     $<Name> = comdat SelectionKind
741
742 The selection kind must be one of the following:
743
744 ``any``
745     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
746 ``exactmatch``
747     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
748     same data.
749 ``largest``
750     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
751 ``noduplicates``
752     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
753 ``samesize``
754     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
755     same amount of data.
756
757 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
758 ``any`` as a selection kind.
759
760 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
761 the COMDAT key's section is the largest:
762
763 .. code-block:: llvm
764
765    $foo = comdat largest
766    @foo = global i32 2, comdat $foo
767
768    define void @bar() comdat $foo {
769      ret void
770    }
771
772 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
773 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
774 and another COMDAT section with selection kind
775 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
776 section and contains the contents of the ``@baz`` symbol.
777
778 There are some restrictions on the properties of the global object.
779 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
780 targeting COFF.
781 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
782 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
783 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
784 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
785 if a collision occurs in the symbol table.
786
787 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
788 For example:
789
790 .. code-block:: llvm
791
792    $foo = comdat any
793    $bar = comdat any
794    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat $foo
795    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat $bar
796
797 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
798 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
799 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
800 sections.
801
802 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
803 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
804 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
805
806 .. _namedmetadatastructure:
807
808 Named Metadata
809 --------------
810
811 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
812 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
813 operands for a named metadata.
814
815 Syntax::
816
817     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
818     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
819     !1 = metadata !{metadata !"one"}
820     !2 = metadata !{metadata !"two"}
821     ; A named metadata.
822     !name = !{!0, !1, !2}
823
824 .. _paramattrs:
825
826 Parameter Attributes
827 --------------------
828
829 The return type and each parameter of a function type may have a set of
830 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
831 used to communicate additional information about the result or
832 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
833 of the function, not of the function type, so functions with different
834 parameter attributes can have the same function type.
835
836 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
837 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
838 For example:
839
840 .. code-block:: llvm
841
842     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
843     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
844     declare signext i8 @returns_signed_char()
845
846 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
847 ``readonly``) come immediately after the argument list.
848
849 Currently, only the following parameter attributes are defined:
850
851 ``zeroext``
852     This indicates to the code generator that the parameter or return
853     value should be zero-extended to the extent required by the target's
854     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
855     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
856 ``signext``
857     This indicates to the code generator that the parameter or return
858     value should be sign-extended to the extent required by the target's
859     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
860     the callee (for a return value).
861 ``inreg``
862     This indicates that this parameter or return value should be treated
863     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
864     a function call or return (usually, by putting it in a register as
865     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
866     two different kinds of registers). Use of this attribute is
867     target-specific.
868 ``byval``
869     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
870     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
871     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
872     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
873     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
874     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
875     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
876     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
877     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
878     values.
879
880     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
881     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
882     form and the known alignment of the pointer specified to the call
883     site. If the alignment is not specified, then the code generator
884     makes a target-specific assumption.
885
886 .. _attr_inalloca:
887
888 ``inalloca``
889
890     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
891     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
892     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
893     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
894     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
895     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
896
897     An argument allocation may be used by a call at most once because
898     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
899     used in conjunction with other attributes that affect argument
900     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
901     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
902     large aggregate return values, which means that frontend authors
903     must lower them with ``sret`` pointers.
904
905     When the call site is reached, the argument allocation must have
906     been the most recent stack allocation that is still live, or the
907     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
908     space after an argument allocation and before its call site, but it
909     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
910     <int_stackrestore>`.
911
912     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
913     attribute.
914
915 ``sret``
916     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
917     structure that is the return value of the function in the source
918     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
919     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
920     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
921     the first parameter. This is not a valid attribute for return
922     values.
923
924 .. _noalias:
925
926 ``noalias``
927     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
928     the argument or return value do not alias pointer values which are
929     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
930     call to the parent function, dependencies between memory references
931     from before or after the call and from those during the call are
932     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
933     value used in that call. The caller shares the responsibility with
934     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
935     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
936     analysis <Must, May, or No>`.
937
938     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
939     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
940     though it is slightly weaker.
941
942     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
943     while LLVM's ``noalias`` is.
944 ``nocapture``
945     This indicates that the callee does not make any copies of the
946     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
947     attribute for return values.
948
949 .. _nest:
950
951 ``nest``
952     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
953     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
954     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
955
956 ``returned``
957     This indicates that the function always returns the argument as its return
958     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
959     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
960     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
961     the callee. The parameter and the function return type must be valid
962     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
963     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
964
965 ``nonnull``
966     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
967     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
968     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
969     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
970     is non-null.
971
972 ``dereferenceable(<n>)``
973     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
974     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
975     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
976     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
977     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
978     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
979     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
980     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
981     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
982
983 .. _gc:
984
985 Garbage Collector Names
986 -----------------------
987
988 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
989 string:
990
991 .. code-block:: llvm
992
993     define void @f() gc "name" { ... }
994
995 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
996 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
997 support the named garbage collection algorithm.
998
999 .. _prefixdata:
1000
1001 Prefix Data
1002 -----------
1003
1004 Prefix data is data associated with a function which the code generator
1005 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
1006 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
1007 specific functions and make it available through the function pointer while
1008 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
1009 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
1010 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
1011 of the prefix data.
1012
1013 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
1014 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1015 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1016 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1017 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
1018 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1019 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
1020 makes the format of the prefix data highly target dependent.
1021
1022 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1023 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
1024 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
1025 of the prefix data.
1026
1027 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1028 which encodes the ``nop`` instruction:
1029
1030 .. code-block:: llvm
1031
1032     define void @f() prefix i8 144 { ... }
1033
1034 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
1035 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
1036 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1037
1038 .. code-block:: llvm
1039
1040     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1041
1042     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1043
1044 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1045 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1046 optimizers but will not be emitted in the object file.
1047
1048 .. _attrgrp:
1049
1050 Attribute Groups
1051 ----------------
1052
1053 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1054 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1055 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1056 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1057 group will capture the important command line flags used to build that file.
1058
1059 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1060 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1061 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1062 different groups are merged.
1063
1064 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1065 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1066
1067 .. code-block:: llvm
1068
1069    ; Target-independent attributes:
1070    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1071
1072    ; Target-dependent attributes:
1073    attributes #1 = { "no-sse" }
1074
1075    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1076    define void @f() #0 #1 { ... }
1077
1078 .. _fnattrs:
1079
1080 Function Attributes
1081 -------------------
1082
1083 Function attributes are set to communicate additional information about
1084 a function. Function attributes are considered to be part of the
1085 function, not of the function type, so functions with different function
1086 attributes can have the same function type.
1087
1088 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1089 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1090 example:
1091
1092 .. code-block:: llvm
1093
1094     define void @f() noinline { ... }
1095     define void @f() alwaysinline { ... }
1096     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1097     define void @f() optsize { ... }
1098
1099 ``alignstack(<n>)``
1100     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1101     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1102     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1103     parentheses.
1104 ``alwaysinline``
1105     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1106     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1107     inlining size threshold for this caller.
1108 ``builtin``
1109     This indicates that the callee function at a call site should be
1110     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1111     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1112     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
1113     attribute.
1114 ``cold``
1115     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1116     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1117     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1118     weight.
1119 ``inlinehint``
1120     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1121     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1122     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1123     inliner.
1124 ``jumptable``
1125     This attribute indicates that the function should be added to a
1126     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1127     references to this function should be replaced with a reference to the
1128     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1129     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1130     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1131     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1132 ``minsize``
1133     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1134     passes make choices that keep the code size of this function as small
1135     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1136     performance in order to minimize the size of the generated code.
1137 ``naked``
1138     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1139     function. This can have very system-specific consequences.
1140 ``nobuiltin``
1141     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1142     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1143     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1144     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1145     and on function declarations and definitions.
1146 ``noduplicate``
1147     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1148     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1149     within its parent function, but may not be duplicated within
1150     its parent function.
1151
1152     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1153     be an inlining candidate, provided that the call is not
1154     duplicated by inlining. That implies that the function has
1155     internal linkage and only has one call site, so the original
1156     call is dead after inlining.
1157 ``noimplicitfloat``
1158     This attributes disables implicit floating point instructions.
1159 ``noinline``
1160     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1161     function in any situation. This attribute may not be used together
1162     with the ``alwaysinline`` attribute.
1163 ``nonlazybind``
1164     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1165     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1166     startup time if the function is not called during program startup.
1167 ``noredzone``
1168     This attribute indicates that the code generator should not use a
1169     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1170 ``noreturn``
1171     This function attribute indicates that the function never returns
1172     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1173     function ever does dynamically return.
1174 ``nounwind``
1175     This function attribute indicates that the function never returns
1176     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1177     unwind, its runtime behavior is undefined.
1178 ``optnone``
1179     This function attribute indicates that the function is not optimized
1180     by any optimization or code generator passes with the
1181     exception of interprocedural optimization passes.
1182     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1183     attribute; this attribute is also incompatible
1184     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1185
1186     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1187     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1188     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1189     candidates for inlining into the body of this function.
1190 ``optsize``
1191     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1192     passes make choices that keep the code size of this function low,
1193     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1194     long as they do not significantly impact runtime performance.
1195 ``readnone``
1196     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1197     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1198     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1199     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1200     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1201     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1202     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1203     the ``C++`` exception throwing methods.
1204
1205     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1206     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1207     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1208 ``readonly``
1209     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1210     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1211     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1212     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1213     state that may be set in the caller. A readonly function always
1214     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1215     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1216     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1217     methods.
1218
1219     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1220     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1221     the pointer points to.
1222 ``returns_twice``
1223     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1224     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1225     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1226     functions.
1227 ``sanitize_address``
1228     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1229     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1230 ``sanitize_memory``
1231     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1232     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1233 ``sanitize_thread``
1234     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1235     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1236 ``ssp``
1237     This attribute indicates that the function should emit a stack
1238     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1239     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1240     return from the function to see if it has been overwritten. A
1241     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1242     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1243
1244     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1245     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1246     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1247       ``ssp-buffer-size``.
1248
1249     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1250     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1251
1252     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1253     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1254     function will have an ``ssp`` attribute.
1255 ``sspreq``
1256     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1257     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1258     attribute.
1259
1260     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1261     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1262     The specific layout rules are:
1263
1264     #. Large arrays and structures containing large arrays
1265        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1266     #. Small arrays and structures containing small arrays
1267        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1268     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1269        protector.
1270
1271     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1272     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1273     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1274     an ``sspreq`` attribute.
1275 ``sspstrong``
1276     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1277     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1278     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1279     will enable protectors for functions with:
1280
1281     - Arrays of any size and type
1282     - Aggregates containing an array of any size and type.
1283     - Calls to alloca().
1284     - Local variables that have had their address taken.
1285
1286     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1287     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1288     The specific layout rules are:
1289
1290     #. Large arrays and structures containing large arrays
1291        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1292     #. Small arrays and structures containing small arrays
1293        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1294     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1295        protector.
1296
1297     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1298
1299     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1300     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1301     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1302 ``uwtable``
1303     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1304     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1305     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1306     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1307     units.
1308
1309 .. _moduleasm:
1310
1311 Module-Level Inline Assembly
1312 ----------------------------
1313
1314 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1315 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1316 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1317 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1318
1319 .. code-block:: llvm
1320
1321     module asm "inline asm code goes here"
1322     module asm "more can go here"
1323
1324 The strings can contain any character by escaping non-printable
1325 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1326 two digit hex code for the number.
1327
1328 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1329 assembly code is generated.
1330
1331 .. _langref_datalayout:
1332
1333 Data Layout
1334 -----------
1335
1336 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1337 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1338 simply:
1339
1340 .. code-block:: llvm
1341
1342     target datalayout = "layout specification"
1343
1344 The *layout specification* consists of a list of specifications
1345 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1346 with a letter and may include other information after the letter to
1347 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1348 as follows:
1349
1350 ``E``
1351     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1352     the bits with the most significance have the lowest address
1353     location.
1354 ``e``
1355     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1356     is, the bits with the least significance have the lowest address
1357     location.
1358 ``S<size>``
1359     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1360     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1361     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1362     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1363     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1364     alignment promotions.
1365 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1366     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1367     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1368     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1369     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1370     in the range [1,2^23).
1371 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1372     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1373     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1374 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1375     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1376     ``<size>``.
1377 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1378     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1379     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1380     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1381     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1382     targets.
1383 ``a:<abi>:<pref>``
1384     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1385 ``m:<mangling>``
1386     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1387     options are
1388
1389     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1390     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1391     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1392       symbols get a ``_`` prefix.
1393     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1394       functions also get a suffix based on the frame size.
1395 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1396     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1397     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1398     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1399     this set are considered to support most general arithmetic operations
1400     efficiently.
1401
1402 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1403 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1404 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1405
1406 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1407 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1408 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1409 specifications are given in this list:
1410
1411 -  ``E`` - big endian
1412 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1413 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1414    same as the default address space.
1415 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1416 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1417 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1418 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1419 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1420 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1421    alignment of 64-bits
1422 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1423 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1424 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1425 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1426 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1427 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1428 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1429
1430 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1431 following rules:
1432
1433 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1434    that specification is used.
1435 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1436    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1437    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1438    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1439    given the default specifications above, the i7 type will use the
1440    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1441    alignment of i64 (largest specified).
1442 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1443    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1444    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1445    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1446
1447 The function of the data layout string may not be what you expect.
1448 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1449 the code generator should use.
1450
1451 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1452 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1453 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1454 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1455 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1456 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1457 that require precise layout information, but this also prevents those
1458 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1459
1460 .. _langref_triple:
1461
1462 Target Triple
1463 -------------
1464
1465 A module may specify a target triple string that describes the target
1466 host. The syntax for the target triple is simply:
1467
1468 .. code-block:: llvm
1469
1470     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1471
1472 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1473 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1474
1475 ::
1476
1477     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1478     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1479
1480 This information is passed along to the backend so that it generates
1481 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1482 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1483
1484 .. _pointeraliasing:
1485
1486 Pointer Aliasing Rules
1487 ----------------------
1488
1489 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1490 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1491 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1492 to the following rules:
1493
1494 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1495    value it is *based* on.
1496 -  An address of a global variable is associated with the address range
1497    of the variable's storage.
1498 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1499    address range of the allocated storage.
1500 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1501    address.
1502 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1503    a function not defined within LLVM may be associated with address
1504    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1505    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1506    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1507
1508 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1509 following rules:
1510
1511 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1512    on the first operand of the ``getelementptr``.
1513 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1514    ``bitcast``.
1515 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1516    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1517    the pointer's value.
1518 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1519
1520 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1521 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1522
1523 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1524 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1525 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1526 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1527 alignment of the store.
1528
1529 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1530 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1531 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1532 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1533 alias analysis.
1534
1535 .. _volatile:
1536
1537 Volatile Memory Accesses
1538 ------------------------
1539
1540 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1541 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1542 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1543 volatile operations or change their order of execution relative to other
1544 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1545 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1546 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1547
1548 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1549 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1550 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1551 target-legal volatile load/store instructions.
1552
1553 .. admonition:: Rationale
1554
1555  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1556  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1557  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1558  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1559  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1560  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1561  do not violate the frontend's contract with the language.
1562
1563 .. _memmodel:
1564
1565 Memory Model for Concurrent Operations
1566 --------------------------------------
1567
1568 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1569 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1570 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1571 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1572
1573 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1574
1575 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1576 that
1577
1578 -  Is a superset of single-thread program order, and
1579 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1580    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1581    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1582    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1583    Constraints <ordering>`).
1584
1585 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1586 between a thread and signals executing inside that thread.
1587
1588 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1589 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1590 (defined) write operations (store instructions, atomic
1591 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1592 section, initialized globals are considered to have a write of the
1593 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1594 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1595 may see any write to the same byte, except:
1596
1597 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1598    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1599    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1600 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1601    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1602
1603 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1604
1605 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1606    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1607    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1608    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1609    synchronization.)
1610 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1611    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1612 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1613    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1614 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1615    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1616    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1617    constraints on how the choice is made.
1618 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1619
1620 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1621 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1622 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1623 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1624 than one instruction to read the series of bytes.
1625
1626 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1627 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1628 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1629 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1630 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1631 from an address, introducing a store can change a load that may see
1632 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1633
1634 .. _ordering:
1635
1636 Atomic Memory Ordering Constraints
1637 ----------------------------------
1638
1639 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1640 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1641 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1642 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1643 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1644 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1645 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1646 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1647 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1648 differently since they don't take an address. See that instruction's
1649 documentation for details.
1650
1651 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1652 :doc:`Atomics`.
1653
1654 ``unordered``
1655     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1656     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1657     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1658     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1659     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1660     to make them atomic in any interesting way.
1661 ``monotonic``
1662     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1663     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1664     address. All modification orders must be compatible with the
1665     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1666     orders can be combined to a global total order for the whole program
1667     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1668     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1669     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1670     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1671     happens before another atomic read of the same address, the later
1672     read must see the same value or a later value in the address's
1673     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1674     stronger) operations on the same address. If an address is written
1675     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1676     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1677     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1678     ``memory_order_relaxed``.
1679 ``acquire``
1680     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1681     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1682     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1683 ``release``
1684     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1685     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1686     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1687     complete description; see the C++0x definition of a release
1688     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1689     ``memory_order_release``.
1690 ``acq_rel`` (acquire+release)
1691     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1692     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1693 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1694     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1695     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1696     writes), there is a global total order on all
1697     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1698     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1699     modification orders of all the affected addresses. Each
1700     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1701     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1702     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1703
1704 .. _singlethread:
1705
1706 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1707 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1708 other operations running in the same thread (for example, in signal
1709 handlers).
1710
1711 .. _fastmath:
1712
1713 Fast-Math Flags
1714 ---------------
1715
1716 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1717 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1718 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1719 otherwise unsafe floating point operations
1720
1721 ``nnan``
1722    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1723    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1724    NaNs, but the value of the result is undefined.
1725
1726 ``ninf``
1727    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1728    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1729    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1730
1731 ``nsz``
1732    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1733    argument or result as insignificant.
1734
1735 ``arcp``
1736    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1737    argument rather than perform division.
1738
1739 ``fast``
1740    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1741    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1742    flag implies all the others.
1743
1744 .. _typesystem:
1745
1746 Type System
1747 ===========
1748
1749 The LLVM type system is one of the most important features of the
1750 intermediate representation. Being typed enables a number of
1751 optimizations to be performed on the intermediate representation
1752 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1753 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1754 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1755 not feasible to perform on normal three address code representations.
1756
1757 .. _t_void:
1758
1759 Void Type
1760 ---------
1761
1762 :Overview:
1763
1764
1765 The void type does not represent any value and has no size.
1766
1767 :Syntax:
1768
1769
1770 ::
1771
1772       void
1773
1774
1775 .. _t_function:
1776
1777 Function Type
1778 -------------
1779
1780 :Overview:
1781
1782
1783 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1784 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1785 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1786 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1787
1788 :Syntax:
1789
1790 ::
1791
1792       <returntype> (<parameter list>)
1793
1794 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1795 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1796 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1797 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1798 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1799 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1800
1801 :Examples:
1802
1803 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1804 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1805 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1806 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1807 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1808 | ``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. |
1809 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1810 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1811 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1812
1813 .. _t_firstclass:
1814
1815 First Class Types
1816 -----------------
1817
1818 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1819 Values of these types are the only ones which can be produced by
1820 instructions.
1821
1822 .. _t_single_value:
1823
1824 Single Value Types
1825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1826
1827 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1828
1829 .. _t_integer:
1830
1831 Integer Type
1832 """"""""""""
1833
1834 :Overview:
1835
1836 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1837 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1838 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1839
1840 :Syntax:
1841
1842 ::
1843
1844       iN
1845
1846 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1847 value.
1848
1849 Examples:
1850 *********
1851
1852 +----------------+------------------------------------------------+
1853 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1854 +----------------+------------------------------------------------+
1855 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1856 +----------------+------------------------------------------------+
1857 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1858 +----------------+------------------------------------------------+
1859
1860 .. _t_floating:
1861
1862 Floating Point Types
1863 """"""""""""""""""""
1864
1865 .. list-table::
1866    :header-rows: 1
1867
1868    * - Type
1869      - Description
1870
1871    * - ``half``
1872      - 16-bit floating point value
1873
1874    * - ``float``
1875      - 32-bit floating point value
1876
1877    * - ``double``
1878      - 64-bit floating point value
1879
1880    * - ``fp128``
1881      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1882
1883    * - ``x86_fp80``
1884      -  80-bit floating point value (X87)
1885
1886    * - ``ppc_fp128``
1887      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1888
1889 X86_mmx Type
1890 """"""""""""
1891
1892 :Overview:
1893
1894 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1895 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1896 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1897 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1898 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1899 of this type.
1900
1901 :Syntax:
1902
1903 ::
1904
1905       x86_mmx
1906
1907
1908 .. _t_pointer:
1909
1910 Pointer Type
1911 """"""""""""
1912
1913 :Overview:
1914
1915 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1916 commonly used to reference objects in memory.
1917
1918 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1919 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1920 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1921 are target-specific.
1922
1923 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1924 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1925
1926 :Syntax:
1927
1928 ::
1929
1930       <type> *
1931
1932 :Examples:
1933
1934 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1935 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1936 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1937 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1938 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1939 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1940 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1941
1942 .. _t_vector:
1943
1944 Vector Type
1945 """""""""""
1946
1947 :Overview:
1948
1949 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1950 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1951 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1952 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1953 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1954
1955 :Syntax:
1956
1957 ::
1958
1959       < <# elements> x <elementtype> >
1960
1961 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1962 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1963 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1964
1965 :Examples:
1966
1967 +-------------------+--------------------------------------------------+
1968 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1969 +-------------------+--------------------------------------------------+
1970 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1971 +-------------------+--------------------------------------------------+
1972 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1973 +-------------------+--------------------------------------------------+
1974 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1975 +-------------------+--------------------------------------------------+
1976
1977 .. _t_label:
1978
1979 Label Type
1980 ^^^^^^^^^^
1981
1982 :Overview:
1983
1984 The label type represents code labels.
1985
1986 :Syntax:
1987
1988 ::
1989
1990       label
1991
1992 .. _t_metadata:
1993
1994 Metadata Type
1995 ^^^^^^^^^^^^^
1996
1997 :Overview:
1998
1999 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2000 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2001
2002 :Syntax:
2003
2004 ::
2005
2006       metadata
2007
2008 .. _t_aggregate:
2009
2010 Aggregate Types
2011 ^^^^^^^^^^^^^^^
2012
2013 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2014 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2015 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2016 aggregate types.
2017
2018 .. _t_array:
2019
2020 Array Type
2021 """"""""""
2022
2023 :Overview:
2024
2025 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2026 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2027 elements) and an underlying data type.
2028
2029 :Syntax:
2030
2031 ::
2032
2033       [<# elements> x <elementtype>]
2034
2035 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2036 be any type with a size.
2037
2038 :Examples:
2039
2040 +------------------+--------------------------------------+
2041 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2042 +------------------+--------------------------------------+
2043 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2044 +------------------+--------------------------------------+
2045 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2046 +------------------+--------------------------------------+
2047
2048 Here are some examples of multidimensional arrays:
2049
2050 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2051 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2052 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2053 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2054 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2055 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2056 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2057
2058 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2059 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2060 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2061 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2062 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2063 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2064 example.
2065
2066 .. _t_struct:
2067
2068 Structure Type
2069 """"""""""""""
2070
2071 :Overview:
2072
2073 The structure type is used to represent a collection of data members
2074 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2075 a size.
2076
2077 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2078 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2079 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2080 '``insertvalue``' instructions.
2081
2082 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2083 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2084 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2085 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2086 required to match what the underlying code generator expects.
2087
2088 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2089 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2090 identified types are always defined at the top level with a name.
2091 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2092 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2093 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2094
2095 :Syntax:
2096
2097 ::
2098
2099       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2100       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2101
2102 :Examples:
2103
2104 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2105 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2106 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2107 | ``{ 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``.  |
2108 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2109 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2110 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2111
2112 .. _t_opaque:
2113
2114 Opaque Structure Types
2115 """"""""""""""""""""""
2116
2117 :Overview:
2118
2119 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2120 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2121 notion of a forward declared structure.
2122
2123 :Syntax:
2124
2125 ::
2126
2127       %X = type opaque
2128       %52 = type opaque
2129
2130 :Examples:
2131
2132 +--------------+-------------------+
2133 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2134 +--------------+-------------------+
2135
2136 .. _constants:
2137
2138 Constants
2139 =========
2140
2141 LLVM has several different basic types of constants. This section
2142 describes them all and their syntax.
2143
2144 Simple Constants
2145 ----------------
2146
2147 **Boolean constants**
2148     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2149     of the ``i1`` type.
2150 **Integer constants**
2151     Standard integers (such as '4') are constants of the
2152     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2153     integer types.
2154 **Floating point constants**
2155     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2156     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2157     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2158     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2159     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2160     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2161     point <t_floating>` type.
2162 **Null pointer constants**
2163     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2164     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2165
2166 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2167 floating point constants. For example, the form
2168 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2169 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2170 constants are required (and the only time that they are generated by the
2171 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2172 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2173 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2174 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2175 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2176
2177 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2178 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2179 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2180 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2181 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2182 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2183 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2184 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2185 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2186 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2187 will only work if they match the long double format on your target.
2188 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2189 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2190 (sign bit at the left).
2191
2192 There are no constants of type x86_mmx.
2193
2194 .. _complexconstants:
2195
2196 Complex Constants
2197 -----------------
2198
2199 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2200 constants and smaller complex constants.
2201
2202 **Structure constants**
2203     Structure constants are represented with notation similar to
2204     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2205     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2206     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2207     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2208     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2209     must match those specified by the type.
2210 **Array constants**
2211     Array constants are represented with notation similar to array type
2212     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2213     square brackets (``[]``)). For example:
2214     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2215     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2216     match those specified by the type.
2217 **Vector constants**
2218     Vector constants are represented with notation similar to vector
2219     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2220     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2221     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2222     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2223     elements must match those specified by the type.
2224 **Zero initialization**
2225     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2226     value to zero of *any* type, including scalar and
2227     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2228     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2229     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2230 **Metadata node**
2231     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2232     type <t_metadata>`. For example:
2233     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2234     constants that are meant to be interpreted as part of the
2235     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2236     information such as debug info.
2237
2238 Global Variable and Function Addresses
2239 --------------------------------------
2240
2241 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2242 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2243 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2244 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2245 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2246 file:
2247
2248 .. code-block:: llvm
2249
2250     @X = global i32 17
2251     @Y = global i32 42
2252     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2253
2254 .. _undefvalues:
2255
2256 Undefined Values
2257 ----------------
2258
2259 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2260 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2261 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2262 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2263
2264 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2265 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2266 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2267 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2268
2269 .. code-block:: llvm
2270
2271       %A = add %X, undef
2272       %B = sub %X, undef
2273       %C = xor %X, undef
2274     Safe:
2275       %A = undef
2276       %B = undef
2277       %C = undef
2278
2279 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2280 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2281
2282 .. code-block:: llvm
2283
2284       %A = or %X, undef
2285       %B = and %X, undef
2286     Safe:
2287       %A = -1
2288       %B = 0
2289     Unsafe:
2290       %A = undef
2291       %B = undef
2292
2293 These logical operations have bits that are not always affected by the
2294 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2295 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2296 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2297 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2298 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2299 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2300 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2301 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2302
2303 .. code-block:: llvm
2304
2305       %A = select undef, %X, %Y
2306       %B = select undef, 42, %Y
2307       %C = select %X, %Y, undef
2308     Safe:
2309       %A = %X     (or %Y)
2310       %B = 42     (or %Y)
2311       %C = %Y
2312     Unsafe:
2313       %A = undef
2314       %B = undef
2315       %C = undef
2316
2317 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2318 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2319 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2320 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2321 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2322 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2323 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2324
2325 .. code-block:: llvm
2326
2327       %A = xor undef, undef
2328
2329       %B = undef
2330       %C = xor %B, %B
2331
2332       %D = undef
2333       %E = icmp lt %D, 4
2334       %F = icmp gte %D, 4
2335
2336     Safe:
2337       %A = undef
2338       %B = undef
2339       %C = undef
2340       %D = undef
2341       %E = undef
2342       %F = undef
2343
2344 This example points out that two '``undef``' operands are not
2345 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2346 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2347 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2348 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2349 its value over its "live range". This is true because the variable
2350 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2351 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2352 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2353 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2354 uses with" concept would not hold.
2355
2356 .. code-block:: llvm
2357
2358       %A = fdiv undef, %X
2359       %B = fdiv %X, undef
2360     Safe:
2361       %A = undef
2362     b: unreachable
2363
2364 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2365 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2366 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2367 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2368 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2369 However, in the second example, we can make a more aggressive
2370 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2371 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2372 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2373 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2374 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2375 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2376
2377 .. code-block:: llvm
2378
2379     a:  store undef -> %X
2380     b:  store %X -> undef
2381     Safe:
2382     a: <deleted>
2383     b: unreachable
2384
2385 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2386 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2387 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2388 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2389 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2390
2391 .. _poisonvalues:
2392
2393 Poison Values
2394 -------------
2395
2396 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2397 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2398 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2399 which results in undefined behavior.
2400
2401 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2402 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2403 the ``nsw`` flag.
2404
2405 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2406
2407 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2408 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2409    their dynamic predecessor basic block.
2410 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2411    in the dynamic callers of their functions.
2412 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2413    instructions that dynamically transfer control back to them.
2414 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2415    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2416    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2417 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2418    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2419    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2420    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2421 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2422    most recent preceding instruction with externally visible side
2423    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2424    operations <volatile>`.)
2425 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2426    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2427    multiple successors and the instruction is always executed when
2428    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2429    when control is transferred to another.
2430 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2431    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2432    be different if the terminator had transferred control to a different
2433    successor.
2434 -  Dependence is transitive.
2435
2436 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2437 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2438 on a poison value has undefined behavior.
2439
2440 Here are some examples:
2441
2442 .. code-block:: llvm
2443
2444     entry:
2445       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2446       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2447       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2448       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2449
2450       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2451       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2452
2453       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2454
2455       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2456       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2457       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2458       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2459
2460       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2461       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2462
2463     true:
2464       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2465                                            ; it has undefined behavior.
2466       br label %end
2467
2468     end:
2469       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2470                                            ; Both edges into this PHI are
2471                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2472                                            ; always results in a poison value.
2473
2474       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2475                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2476                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2477
2478       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2479                                            ; The same branch again, but this time the
2480                                            ; true block doesn't have side effects.
2481
2482     second_true:
2483       ; No side effects!
2484       ret void
2485
2486     second_end:
2487       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2488                                            ; on the store in %end. Also, it is
2489                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2490                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2491                                            ; behavior in this example).
2492
2493 .. _blockaddress:
2494
2495 Addresses of Basic Blocks
2496 -------------------------
2497
2498 ``blockaddress(@function, %block)``
2499
2500 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2501 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2502 Taking the address of the entry block is illegal.
2503
2504 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2505 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2506 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2507 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2508 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2509 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2510 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2511 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2512 instruction.
2513
2514 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2515 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2516
2517 .. _constantexprs:
2518
2519 Constant Expressions
2520 --------------------
2521
2522 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2523 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2524 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2525 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2526 The following is the syntax for constant expressions:
2527
2528 ``trunc (CST to TYPE)``
2529     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2530     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2531 ``zext (CST to TYPE)``
2532     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2533     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2534 ``sext (CST to TYPE)``
2535     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2536     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2537 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2538     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2539     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2540     must be floating point.
2541 ``fpext (CST to TYPE)``
2542     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2543     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2544     floating point.
2545 ``fptoui (CST to TYPE)``
2546     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2547     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2548     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2549     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2550     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2551 ``fptosi (CST to TYPE)``
2552     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2553     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2554     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2555     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2556     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2557 ``uitofp (CST to TYPE)``
2558     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2559     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2560     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2561     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2562     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2563 ``sitofp (CST to TYPE)``
2564     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2565     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2566     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2567     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2568     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2569 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2570     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2571     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2572     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2573     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2574 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2575     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2576     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2577     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2578     This one is *really* dangerous!
2579 ``bitcast (CST to TYPE)``
2580     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2581     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2582     instruction <i_bitcast>`.
2583 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2584     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2585     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2586     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2587 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2588     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2589     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2590     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2591     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2592 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2593     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2594 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2595     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2596 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2597     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2598 ``extractelement (VAL, IDX)``
2599     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2600     constants.
2601 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2602     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2603     constants.
2604 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2605     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2606     constants.
2607 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2608     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2609     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2610     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2611     least one index value must be specified.
2612 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2613     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2614     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2615     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2616     value must be specified.
2617 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2618     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2619     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2620     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2621     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2622     operations on floating point values are allowed).
2623
2624 Other Values
2625 ============
2626
2627 .. _inlineasmexprs:
2628
2629 Inline Assembler Expressions
2630 ----------------------------
2631
2632 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2633 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2634 value represents the inline assembler as a string (containing the
2635 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2636 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2637 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2638 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2639 assembler expression is:
2640
2641 .. code-block:: llvm
2642
2643     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2644
2645 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2646 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2647 Thus, typically we have:
2648
2649 .. code-block:: llvm
2650
2651     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2652
2653 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2654 marked as having side effects. This is done through the use of the
2655 '``sideeffect``' keyword, like so:
2656
2657 .. code-block:: llvm
2658
2659     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2660
2661 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2662 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2663 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2664 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2665 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2666 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2667
2668 .. code-block:: llvm
2669
2670     call void asm alignstack "eieio", ""()
2671
2672 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2673 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2674 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2675 the only supported dialects. An example is:
2676
2677 .. code-block:: llvm
2678
2679     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2680
2681 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2682 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2683 keyword last.
2684
2685 Inline Asm Metadata
2686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2687
2688 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2689 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2690 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2691 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2692 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2693 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2694 it. For example:
2695
2696 .. code-block:: llvm
2697
2698     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2699     ...
2700     !42 = !{ i32 1234567 }
2701
2702 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2703 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2704 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2705 occurs on.
2706
2707 .. _metadata:
2708
2709 Metadata Nodes and Metadata Strings
2710 -----------------------------------
2711
2712 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2713 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2714 code generator. One example application of metadata is source-level
2715 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2716 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2717 preceding exclamation point ('``!``').
2718
2719 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2720 contain any character by escaping non-printable characters with
2721 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2722 "``!"test\00"``".
2723
2724 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2725 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2726 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2727 their operand. For example:
2728
2729 .. code-block:: llvm
2730
2731     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2732
2733 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2734 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2735 example:
2736
2737 .. code-block:: llvm
2738
2739     !foo =  metadata !{!4, !3}
2740
2741 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2742 function is using two metadata arguments:
2743
2744 .. code-block:: llvm
2745
2746     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2747
2748 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2749 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2750
2751 .. code-block:: llvm
2752
2753     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2754
2755 More information about specific metadata nodes recognized by the
2756 optimizers and code generator is found below.
2757
2758 '``tbaa``' Metadata
2759 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2760
2761 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2762 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2763 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2764 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2765 custom alias analysis behavior for other languages.
2766
2767 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2768 to three fields, e.g.:
2769
2770 .. code-block:: llvm
2771
2772     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2773     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2774     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2775     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2776
2777 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2778 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2779 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2780 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2781 common names.
2782
2783 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2784 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2785 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2786 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2787 from multiple front-ends is handled conservatively.
2788
2789 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2790 indicates that the type is "constant" (meaning
2791 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2792 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2793
2794 '``tbaa.struct``' Metadata
2795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2796
2797 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2798 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2799 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2800 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2801 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2802 of the aggregate.
2803
2804 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2805 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2806
2807 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2808 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2809 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2810 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2811 its tbaa tag. e.g.:
2812
2813 .. code-block:: llvm
2814
2815     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2816
2817 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2818 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2819 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2820
2821 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2822 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2823 does not carry useful data and need not be preserved.
2824
2825 '``fpmath``' Metadata
2826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2827
2828 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2829 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2830 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2831 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2832 it. ULP is defined as follows:
2833
2834     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2835     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2836     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2837     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2838     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2839
2840 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2841 number representing the maximum relative error, for example:
2842
2843 .. code-block:: llvm
2844
2845     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2846
2847 '``range``' Metadata
2848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2849
2850 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
2851 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
2852 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
2853 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
2854 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
2855 pair. Each pair has the following properties:
2856
2857 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2858 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2859 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2860 -  The range is allowed to wrap.
2861 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2862    ``a!=b``.
2863
2864 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2865 they must be non-contiguous.
2866
2867 Examples:
2868
2869 .. code-block:: llvm
2870
2871       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2872       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2873       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2874       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
2875              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2876     ...
2877     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2878     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2879     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2880     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2881
2882 '``llvm.loop``'
2883 ^^^^^^^^^^^^^^^
2884
2885 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2886 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2887 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2888 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2889 specified with the name ``llvm.loop``.
2890
2891 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2892 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2893 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2894 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2895 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2896 constructs:
2897
2898 .. code-block:: llvm
2899
2900     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2901     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2902
2903 The loop identifier metadata can be used to specify additional
2904 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
2905 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
2906 suggests an unroll factor to the loop unroller:
2907
2908 .. code-block:: llvm
2909
2910       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2911     ...
2912     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2913     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.width", i32 4 }
2914
2915 '``llvm.loop.vectorize``'
2916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2917
2918 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` is used to control
2919 per-loop vectorization parameters such as vectorization width and
2920 interleave count.  ``llvm.loop.vectorize`` metadata should be used in
2921 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
2922 ``llvm.loop.vectorize`` metadata are only optimization hints and the
2923 vectorizer will only vectorize loops if it believes it is safe to do
2924 so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata which contains
2925 information about loop-carried memory dependencies can be helpful in
2926 determining the safety of loop vectorization.
2927
2928 '``llvm.loop.vectorize.unroll``' Metadata
2929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2930
2931 This metadata suggests an interleave count to the loop vectorizer.
2932 The first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.unroll`` and the
2933 second operand is an integer specifying the interleave count. For
2934 example:
2935
2936 .. code-block:: llvm
2937
2938    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.unroll", i32 4 }
2939
2940 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.unroll`` to 1 disables
2941 interleaving multiple iterations of the loop.  If
2942 ``llvm.loop.vectorize.unroll`` is set to 0 then the interleave count
2943 will be determined automatically.
2944
2945 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
2946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2947
2948 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
2949 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
2950 operand is an integer specifying the width. For example:
2951
2952 .. code-block:: llvm
2953
2954    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.width", i32 4 }
2955
2956 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
2957 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
2958 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
2959 determined automatically.
2960
2961 '``llvm.loop.unroll``'
2962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2963
2964 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
2965 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
2966 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
2967 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
2968 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
2969 optimizer believes it is safe to do so.
2970
2971 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
2972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2973
2974 This metadata either disables loop unrolling or suggests that the loop
2975 be unrolled fully. The first operand is the string
2976 ``llvm.loop.unroll.enable`` and the second operand is a bit.  If the
2977 bit operand value is 0 loop unrolling is disabled. A value of 1
2978 indicates that the loop should be fully unrolled. For example:
2979
2980 .. code-block:: llvm
2981
2982    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.enable", i1 0 }
2983    !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.enable", i1 1 }
2984
2985 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
2986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2987
2988 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
2989 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
2990 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
2991 example:
2992
2993 .. code-block:: llvm
2994
2995    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
2996
2997 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
2998 will be partially unrolled.
2999
3000 If a loop has both a ``llvm.loop.unroll.enable`` metadata and
3001 ``llvm.loop.unroll.count`` metadata the behavior depends upon the
3002 value of the ``llvm.loop.unroll.enable`` operand.  If the value is 0,
3003 the loop will not be unrolled.  If the value is 1, the loop will be
3004 unrolled with a factor determined by the ``llvm.loop.unroll.count``
3005 operand effectively ignoring the ``llvm.loop.unroll.enable`` metadata.
3006
3007 '``llvm.mem``'
3008 ^^^^^^^^^^^^^^^
3009
3010 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3011 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3012
3013 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3015
3016 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3017 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3018 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3019 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3020 with the same loop identifier.
3021
3022 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3023 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3024 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3025 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3026 ``L2``.
3027
3028 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3029 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3030 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3031 loop.  
3032
3033 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3034 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3035 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3036 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3037 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3038 insert new memory instructions into the loop body).
3039
3040 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3041 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3042 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3043
3044 .. code-block:: llvm
3045
3046    for.body:
3047      ...
3048      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3049      ...
3050      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3051      ...
3052      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3053
3054    for.end:
3055    ...
3056    !0 = metadata !{ metadata !0 }
3057
3058 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3059 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3060 the loop identifier metadata node directly:
3061
3062 .. code-block:: llvm
3063
3064    outer.for.body:
3065      ...
3066      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3067      ...
3068      br label %inner.for.body
3069
3070    inner.for.body:
3071      ...
3072      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3073      ...
3074      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3075      ...
3076      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3077
3078    inner.for.end:
3079      ...
3080      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3081      ...
3082      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3083
3084    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3085    ...
3086    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
3087    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
3088    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
3089
3090 Module Flags Metadata
3091 =====================
3092
3093 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3094 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3095 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3096 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3097 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3098 look it up.
3099
3100 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3101 Each triplet has the following form:
3102
3103 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3104    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3105    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3106    described below.
3107 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3108    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3109    including entries with the **Require** behavior).
3110 -  The third element is the value of the flag.
3111
3112 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3113 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3114 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3115 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3116 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3117 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3118
3119 The following behaviors are supported:
3120
3121 .. list-table::
3122    :header-rows: 1
3123    :widths: 10 90
3124
3125    * - Value
3126      - Behavior
3127
3128    * - 1
3129      - **Error**
3130            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3131            is that of the operands.
3132
3133    * - 2
3134      - **Warning**
3135            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3136            operand for the flag from the first module being linked.
3137
3138    * - 3
3139      - **Require**
3140            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3141            specified value after linking is performed. The value must be a
3142            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3143            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3144            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3145            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3146            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3147
3148    * - 4
3149      - **Override**
3150            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3151            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3152            differ, an error will be emitted.
3153
3154    * - 5
3155      - **Append**
3156            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3157
3158    * - 6
3159      - **AppendUnique**
3160            Appends the two values, which are required to be metadata
3161            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3162            during the append operation.
3163
3164 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3165 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3166 value) or **Override**.
3167
3168 An example of module flags:
3169
3170 .. code-block:: llvm
3171
3172     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3173     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3174     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3175     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3176       metadata !{
3177         metadata !"foo", i32 1
3178       }
3179     }
3180     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3181
3182 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3183    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3184    values are not equal.
3185
3186 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3187    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3188    '37'.
3189
3190 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3191    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3192    warning if their values are not equal.
3193
3194 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3195
3196    ::
3197
3198        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3199
3200    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3201    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3202    performed.
3203
3204 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3205 ----------------------------------------------------
3206
3207 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3208 collection in a special section called "image info". The metadata
3209 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3210 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3211 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3212 be merged rather than appended together.
3213
3214 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3215 following key-value pairs:
3216
3217 .. list-table::
3218    :header-rows: 1
3219    :widths: 30 70
3220
3221    * - Key
3222      - Value
3223
3224    * - ``Objective-C Version``
3225      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3226
3227    * - ``Objective-C Image Info Version``
3228      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3229        always 0.
3230
3231    * - ``Objective-C Image Info Section``
3232      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3233        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3234        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3235        Objective-C ABI version 2.
3236
3237    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3238      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3239        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3240        collection supported.
3241
3242    * - ``Objective-C GC Only``
3243      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3244        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3245        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3246
3247 Some important flag interactions:
3248
3249 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3250    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3251    2, then the resulting module has the
3252    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3253 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3254    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3255
3256 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3257 --------------------------------------------
3258
3259 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3260 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3261 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3262 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3263
3264 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3265 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3266 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3267 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3268 list of metadata strings defining linker options.
3269
3270 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3271 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3272 framework::
3273
3274     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3275        metadata !{
3276           metadata !{ metadata !"-lz" },
3277           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3278     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3279
3280 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3281 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3282 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3283 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3284 assembly writer or object file emitter.
3285
3286 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3287 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3288 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3289
3290 C type width Module Flags Metadata
3291 ----------------------------------
3292
3293 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3294 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3295 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3296 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3297 width.
3298
3299 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3300 flags metadata, using the following key-value pairs:
3301
3302 .. list-table::
3303    :header-rows: 1
3304    :widths: 30 70
3305
3306    * - Key
3307      - Value
3308
3309    * - short_wchar
3310      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3311        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3312
3313    * - short_enum
3314      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3315        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3316          represent all of its values.
3317
3318 For example, the following metadata section specifies that the module was
3319 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3320 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3321
3322     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3323     !0 = metadata !{i32 1, metadata !"short_wchar", i32 1}
3324     !1 = metadata !{i32 1, metadata !"short_enum", i32 0}
3325
3326 .. _intrinsicglobalvariables:
3327
3328 Intrinsic Global Variables
3329 ==========================
3330
3331 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3332 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3333 All globals of this sort should have a section specified as
3334 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3335 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3336
3337 .. _gv_llvmused:
3338
3339 The '``llvm.used``' Global Variable
3340 -----------------------------------
3341
3342 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3343 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3344 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3345 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3346 use of it is:
3347
3348 .. code-block:: llvm
3349
3350     @X = global i8 4
3351     @Y = global i32 123
3352
3353     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3354        i8* @X,
3355        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3356     ], section "llvm.metadata"
3357
3358 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3359 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3360 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3361 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3362 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3363 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3364 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3365
3366 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3367 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3368 molesting the symbol.
3369
3370 .. _gv_llvmcompilerused:
3371
3372 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3373 --------------------------------------------
3374
3375 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3376 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3377 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3378 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3379 by ``@llvm.used``.
3380
3381 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3382 and should not be exposed to source languages.
3383
3384 .. _gv_llvmglobalctors:
3385
3386 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3387 -------------------------------------------
3388
3389 .. code-block:: llvm
3390
3391     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3392     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3393
3394 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3395 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3396 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3397 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3398 functions with the same priority is not defined.
3399
3400 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3401 or function, the initializer function will only run if the associated
3402 data from the current module is not discarded.
3403
3404 .. _llvmglobaldtors:
3405
3406 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3407 -------------------------------------------
3408
3409 .. code-block:: llvm
3410
3411     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3412     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3413
3414 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3415 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3416 The functions referenced by this array will be called in descending
3417 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3418 order of functions with the same priority is not defined.
3419
3420 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3421 or function, the destructor function will only run if the associated
3422 data from the current module is not discarded.
3423
3424 Instruction Reference
3425 =====================
3426
3427 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3428 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3429 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3430 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3431 :ref:`other instructions <otherops>`.
3432
3433 .. _terminators:
3434
3435 Terminator Instructions
3436 -----------------------
3437
3438 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3439 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3440 block should be executed after the current block is finished. These
3441 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3442 control flow, not values (the one exception being the
3443 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3444
3445 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3446 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3447 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3448 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3449
3450 .. _i_ret:
3451
3452 '``ret``' Instruction
3453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3454
3455 Syntax:
3456 """""""
3457
3458 ::
3459
3460       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3461       ret void                 ; Return from void function
3462
3463 Overview:
3464 """""""""
3465
3466 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3467 a value) from a function back to the caller.
3468
3469 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3470 value and then causes control flow, and one that just causes control
3471 flow to occur.
3472
3473 Arguments:
3474 """"""""""
3475
3476 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3477 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3478 class <t_firstclass>`' type.
3479
3480 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3481 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3482 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3483 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3484 value.
3485
3486 Semantics:
3487 """"""""""
3488
3489 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3490 the calling function's context. If the caller is a
3491 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3492 instruction after the call. If the caller was an
3493 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3494 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3495 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3496 value.
3497
3498 Example:
3499 """"""""
3500
3501 .. code-block:: llvm
3502
3503       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3504       ret void                        ; Return from a void function
3505       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3506
3507 .. _i_br:
3508
3509 '``br``' Instruction
3510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3511
3512 Syntax:
3513 """""""
3514
3515 ::
3516
3517       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3518       br label <dest>          ; Unconditional branch
3519
3520 Overview:
3521 """""""""
3522
3523 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3524 different basic block in the current function. There are two forms of
3525 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3526 unconditional branch.
3527
3528 Arguments:
3529 """"""""""
3530
3531 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3532 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3533 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3534
3535 Semantics:
3536 """"""""""
3537
3538 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3539 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3540 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3541 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3542
3543 Example:
3544 """"""""
3545
3546 .. code-block:: llvm
3547
3548     Test:
3549       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3550       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3551     IfEqual:
3552       ret i32 1
3553     IfUnequal:
3554       ret i32 0
3555
3556 .. _i_switch:
3557
3558 '``switch``' Instruction
3559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3560
3561 Syntax:
3562 """""""
3563
3564 ::
3565
3566       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3567
3568 Overview:
3569 """""""""
3570
3571 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3572 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3573 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3574 destinations.
3575
3576 Arguments:
3577 """"""""""
3578
3579 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3580 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3581 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3582 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3583
3584 Semantics:
3585 """"""""""
3586
3587 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3588 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3589 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3590 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3591 to the default destination.
3592
3593 Implementation:
3594 """""""""""""""
3595
3596 Depending on properties of the target machine and the particular
3597 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3598 different ways. For example, it could be generated as a series of
3599 chained conditional branches or with a lookup table.
3600
3601 Example:
3602 """"""""
3603
3604 .. code-block:: llvm
3605
3606      ; Emulate a conditional br instruction
3607      %Val = zext i1 %value to i32
3608      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3609
3610      ; Emulate an unconditional br instruction
3611      switch i32 0, label %dest [ ]
3612
3613      ; Implement a jump table:
3614      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3615                                          i32 1, label %onone
3616                                          i32 2, label %ontwo ]
3617
3618 .. _i_indirectbr:
3619
3620 '``indirectbr``' Instruction
3621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3622
3623 Syntax:
3624 """""""
3625
3626 ::
3627
3628       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3629
3630 Overview:
3631 """""""""
3632
3633 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3634 label within the current function, whose address is specified by
3635 "``address``". Address must be derived from a
3636 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3637
3638 Arguments:
3639 """"""""""
3640
3641 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3642 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3643 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3644 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3645
3646 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3647 accurate understanding of the CFG.
3648
3649 Semantics:
3650 """"""""""
3651
3652 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3653 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3654 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3655 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3656
3657 Implementation:
3658 """""""""""""""
3659
3660 This is typically implemented with a jump through a register.
3661
3662 Example:
3663 """"""""
3664
3665 .. code-block:: llvm
3666
3667      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3668
3669 .. _i_invoke:
3670
3671 '``invoke``' Instruction
3672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3673
3674 Syntax:
3675 """""""
3676
3677 ::
3678
3679       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3680                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3681
3682 Overview:
3683 """""""""
3684
3685 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3686 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3687 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3688 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3689 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3690 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3691 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3692 nearest "exception" label.
3693
3694 The '``exception``' label is a `landing
3695 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3696 '``exception``' label is required to have the
3697 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3698 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3699 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3700 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3701 instruction, so that the important information contained within the
3702 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3703
3704 Arguments:
3705 """"""""""
3706
3707 This instruction requires several arguments:
3708
3709 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3710    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3711    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3712 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3713    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3714    are valid here.
3715 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3716    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3717    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3718    branching off an arbitrary pointer to function value.
3719 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3720    function to be invoked.
3721 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3722    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3723    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3724    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3725    extra arguments can be specified.
3726 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3727    executes a '``ret``' instruction.
3728 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3729    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3730    mechanism.
3731 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3732    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3733    attributes are valid here.
3734
3735 Semantics:
3736 """"""""""
3737
3738 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3739 instruction in most regards. The primary difference is that it
3740 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3741 library to unwind the stack.
3742
3743 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3744 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3745 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3746 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3747
3748 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3749 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3750 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3751 return value is available.
3752
3753 Example:
3754 """"""""
3755
3756 .. code-block:: llvm
3757
3758       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3759                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3760       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3761                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3762
3763 .. _i_resume:
3764
3765 '``resume``' Instruction
3766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3767
3768 Syntax:
3769 """""""
3770
3771 ::
3772
3773       resume <type> <value>
3774
3775 Overview:
3776 """""""""
3777
3778 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3779 successors.
3780
3781 Arguments:
3782 """"""""""
3783
3784 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3785 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3786 function.
3787
3788 Semantics:
3789 """"""""""
3790
3791 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3792 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3793 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3794
3795 Example:
3796 """"""""
3797
3798 .. code-block:: llvm
3799
3800       resume { i8*, i32 } %exn
3801
3802 .. _i_unreachable:
3803
3804 '``unreachable``' Instruction
3805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3806
3807 Syntax:
3808 """""""
3809
3810 ::
3811
3812       unreachable
3813
3814 Overview:
3815 """""""""
3816
3817 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3818 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3819 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3820 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3821
3822 Semantics:
3823 """"""""""
3824
3825 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3826
3827 .. _binaryops:
3828
3829 Binary Operations
3830 -----------------
3831
3832 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3833 They require two operands of the same type, execute an operation on
3834 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3835 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3836 result value has the same type as its operands.
3837
3838 There are several different binary operators:
3839
3840 .. _i_add:
3841
3842 '``add``' Instruction
3843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3844
3845 Syntax:
3846 """""""
3847
3848 ::
3849
3850       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3851       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3852       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3853       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3854
3855 Overview:
3856 """""""""
3857
3858 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3859
3860 Arguments:
3861 """"""""""
3862
3863 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3864 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3865 arguments must have identical types.
3866
3867 Semantics:
3868 """"""""""
3869
3870 The value produced is the integer sum of the two operands.
3871
3872 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3873 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3874 the result.
3875
3876 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3877 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3878
3879 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3880 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3881 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3882 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3883
3884 Example:
3885 """"""""
3886
3887 .. code-block:: llvm
3888
3889       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
3890
3891 .. _i_fadd:
3892
3893 '``fadd``' Instruction
3894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3895
3896 Syntax:
3897 """""""
3898
3899 ::
3900
3901       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3902
3903 Overview:
3904 """""""""
3905
3906 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3907
3908 Arguments:
3909 """"""""""
3910
3911 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3912 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3913 Both arguments must have identical types.
3914
3915 Semantics:
3916 """"""""""
3917
3918 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3919 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3920 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3921 optimizations:
3922
3923 Example:
3924 """"""""
3925
3926 .. code-block:: llvm
3927
3928       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
3929
3930 '``sub``' Instruction
3931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3932
3933 Syntax:
3934 """""""
3935
3936 ::
3937
3938       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3939       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3940       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3941       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3942
3943 Overview:
3944 """""""""
3945
3946 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3947
3948 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3949 instruction present in most other intermediate representations.
3950
3951 Arguments:
3952 """"""""""
3953
3954 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3955 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3956 arguments must have identical types.
3957
3958 Semantics:
3959 """"""""""
3960
3961 The value produced is the integer difference of the two operands.
3962
3963 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3964 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3965 the result.
3966
3967 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3968 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3969
3970 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3971 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3972 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3973 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3974
3975 Example:
3976 """"""""
3977
3978 .. code-block:: llvm
3979
3980       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
3981       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
3982
3983 .. _i_fsub:
3984
3985 '``fsub``' Instruction
3986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3987
3988 Syntax:
3989 """""""
3990
3991 ::
3992
3993       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3994
3995 Overview:
3996 """""""""
3997
3998 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3999
4000 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4001 instruction present in most other intermediate representations.
4002
4003 Arguments:
4004 """"""""""
4005
4006 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4007 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4008 Both arguments must have identical types.
4009
4010 Semantics:
4011 """"""""""
4012
4013 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4014 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4015 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4016 unsafe floating point optimizations:
4017
4018 Example:
4019 """"""""
4020
4021 .. code-block:: llvm
4022
4023       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4024       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4025
4026 '``mul``' Instruction
4027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4028
4029 Syntax:
4030 """""""
4031
4032 ::
4033
4034       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4035       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4036       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4037       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4038
4039 Overview:
4040 """""""""
4041
4042 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4043
4044 Arguments:
4045 """"""""""
4046
4047 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4048 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4049 arguments must have identical types.
4050
4051 Semantics:
4052 """"""""""
4053
4054 The value produced is the integer product of the two operands.
4055
4056 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4057 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4058 bit width of the result.
4059
4060 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4061 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4062 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4063 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4064 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4065 product.
4066
4067 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4068 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4069 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4070 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4071
4072 Example:
4073 """"""""
4074
4075 .. code-block:: llvm
4076
4077       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4078
4079 .. _i_fmul:
4080
4081 '``fmul``' Instruction
4082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4083
4084 Syntax:
4085 """""""
4086
4087 ::
4088
4089       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4090
4091 Overview:
4092 """""""""
4093
4094 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4095
4096 Arguments:
4097 """"""""""
4098
4099 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4100 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4101 Both arguments must have identical types.
4102
4103 Semantics:
4104 """"""""""
4105
4106 The value produced is the floating point product of the two operands.
4107 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4108 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4109 unsafe floating point optimizations:
4110
4111 Example:
4112 """"""""
4113
4114 .. code-block:: llvm
4115
4116       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4117
4118 '``udiv``' Instruction
4119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4120
4121 Syntax:
4122 """""""
4123
4124 ::
4125
4126       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4127       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4128
4129 Overview:
4130 """""""""
4131
4132 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4133
4134 Arguments:
4135 """"""""""
4136
4137 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4138 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4139 arguments must have identical types.
4140
4141 Semantics:
4142 """"""""""
4143
4144 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4145
4146 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4147 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4148
4149 Division by zero leads to undefined behavior.
4150
4151 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4152 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4153 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4154
4155 Example:
4156 """"""""
4157
4158 .. code-block:: llvm
4159
4160       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4161
4162 '``sdiv``' Instruction
4163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4164
4165 Syntax:
4166 """""""
4167
4168 ::
4169
4170       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4171       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4172
4173 Overview:
4174 """""""""
4175
4176 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4177
4178 Arguments:
4179 """"""""""
4180
4181 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4182 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4183 arguments must have identical types.
4184
4185 Semantics:
4186 """"""""""
4187
4188 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4189 rounded towards zero.
4190
4191 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4192 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4193
4194 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4195 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4196 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4197
4198 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4199 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4200
4201 Example:
4202 """"""""
4203
4204 .. code-block:: llvm
4205
4206       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4207
4208 .. _i_fdiv:
4209
4210 '``fdiv``' Instruction
4211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4212
4213 Syntax:
4214 """""""
4215
4216 ::
4217
4218       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4219
4220 Overview:
4221 """""""""
4222
4223 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4224
4225 Arguments:
4226 """"""""""
4227
4228 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4229 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4230 Both arguments must have identical types.
4231
4232 Semantics:
4233 """"""""""
4234
4235 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4236 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4237 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4238 unsafe floating point optimizations:
4239
4240 Example:
4241 """"""""
4242
4243 .. code-block:: llvm
4244
4245       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4246
4247 '``urem``' Instruction
4248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4249
4250 Syntax:
4251 """""""
4252
4253 ::
4254
4255       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4256
4257 Overview:
4258 """""""""
4259
4260 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4261 division of its two arguments.
4262
4263 Arguments:
4264 """"""""""
4265
4266 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4267 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4268 arguments must have identical types.
4269
4270 Semantics:
4271 """"""""""
4272
4273 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4274 This instruction always performs an unsigned division to get the
4275 remainder.
4276
4277 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4278 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4279
4280 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4281
4282 Example:
4283 """"""""
4284
4285 .. code-block:: llvm
4286
4287       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4288
4289 '``srem``' Instruction
4290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4291
4292 Syntax:
4293 """""""
4294
4295 ::
4296
4297       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4298
4299 Overview:
4300 """""""""
4301
4302 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4303 division of its two operands. This instruction can also take
4304 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4305 must be integers.
4306
4307 Arguments:
4308 """"""""""
4309
4310 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4311 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4312 arguments must have identical types.
4313
4314 Semantics:
4315 """"""""""
4316
4317 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4318 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4319 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4320 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4321 difference, see `The Math
4322 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4323 table of how this is implemented in various languages, please see
4324 `Wikipedia: modulo
4325 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4326
4327 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4328 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4329
4330 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4331 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4332 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4333 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4334 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4335 result of the division and the remainder.)
4336
4337 Example:
4338 """"""""
4339
4340 .. code-block:: llvm
4341
4342       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4343
4344 .. _i_frem:
4345
4346 '``frem``' Instruction
4347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4348
4349 Syntax:
4350 """""""
4351
4352 ::
4353
4354       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4355
4356 Overview:
4357 """""""""
4358
4359 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4360 its two operands.
4361
4362 Arguments:
4363 """"""""""
4364
4365 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4366 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4367 Both arguments must have identical types.
4368
4369 Semantics:
4370 """"""""""
4371
4372 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4373 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4374 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4375 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4376
4377 Example:
4378 """"""""
4379
4380 .. code-block:: llvm
4381
4382       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4383
4384 .. _bitwiseops:
4385
4386 Bitwise Binary Operations
4387 -------------------------
4388
4389 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4390 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4391 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4392 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4393 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4394
4395 '``shl``' Instruction
4396 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4397
4398 Syntax:
4399 """""""
4400
4401 ::
4402
4403       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4404       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4405       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4406       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4407
4408 Overview:
4409 """""""""
4410
4411 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4412 a specified number of bits.
4413
4414 Arguments:
4415 """"""""""
4416
4417 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4418 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4419 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4420
4421 Semantics:
4422 """"""""""
4423
4424 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4425 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4426 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4427 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4428 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4429 in ``op2``.
4430
4431 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4432 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4433 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4434 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4435 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4436 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4437 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4438
4439 Example:
4440 """"""""
4441
4442 .. code-block:: llvm
4443
4444       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4445       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4446       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4447       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4448       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4449
4450 '``lshr``' Instruction
4451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4452
4453 Syntax:
4454 """""""
4455
4456 ::
4457
4458       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4459       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4460
4461 Overview:
4462 """""""""
4463
4464 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4465 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4466
4467 Arguments:
4468 """"""""""
4469
4470 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4471 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4472 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4473
4474 Semantics:
4475 """"""""""
4476
4477 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4478 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4479 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4480 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4481 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4482 corresponding shift amount in ``op2``.
4483
4484 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4485 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4486 non-zero.
4487
4488 Example:
4489 """"""""
4490
4491 .. code-block:: llvm
4492
4493       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4494       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4495       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4496       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4497       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4498       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4499
4500 '``ashr``' Instruction
4501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4502
4503 Syntax:
4504 """""""
4505
4506 ::
4507
4508       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4509       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4510
4511 Overview:
4512 """""""""
4513
4514 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4515 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4516 extension.
4517
4518 Arguments:
4519 """"""""""
4520
4521 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4522 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4523 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4524
4525 Semantics:
4526 """"""""""
4527
4528 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4529 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4530 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4531 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4532 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4533 corresponding shift amount in ``op2``.
4534
4535 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4536 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4537 non-zero.
4538
4539 Example:
4540 """"""""
4541
4542 .. code-block:: llvm
4543
4544       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4545       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4546       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4547       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4548       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4549       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4550
4551 '``and``' Instruction
4552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4553
4554 Syntax:
4555 """""""
4556
4557 ::
4558
4559       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4560
4561 Overview:
4562 """""""""
4563
4564 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4565 operands.
4566
4567 Arguments:
4568 """"""""""
4569
4570 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4571 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4572 arguments must have identical types.
4573
4574 Semantics:
4575 """"""""""
4576
4577 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4578
4579 +-----+-----+-----+
4580 | In0 | In1 | Out |
4581 +-----+-----+-----+
4582 |   0 |   0 |   0 |
4583 +-----+-----+-----+
4584 |   0 |   1 |   0 |
4585 +-----+-----+-----+
4586 |   1 |   0 |   0 |
4587 +-----+-----+-----+
4588 |   1 |   1 |   1 |
4589 +-----+-----+-----+
4590
4591 Example:
4592 """"""""
4593
4594 .. code-block:: llvm
4595
4596       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4597       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4598       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4599
4600 '``or``' Instruction
4601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4602
4603 Syntax:
4604 """""""
4605
4606 ::
4607
4608       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4609
4610 Overview:
4611 """""""""
4612
4613 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4614 two operands.
4615
4616 Arguments:
4617 """"""""""
4618
4619 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4620 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4621 arguments must have identical types.
4622
4623 Semantics:
4624 """"""""""
4625
4626 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4627
4628 +-----+-----+-----+
4629 | In0 | In1 | Out |
4630 +-----+-----+-----+
4631 |   0 |   0 |   0 |
4632 +-----+-----+-----+
4633 |   0 |   1 |   1 |
4634 +-----+-----+-----+
4635 |   1 |   0 |   1 |
4636 +-----+-----+-----+
4637 |   1 |   1 |   1 |
4638 +-----+-----+-----+
4639
4640 Example:
4641 """"""""
4642
4643 ::
4644
4645       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4646       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4647       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4648
4649 '``xor``' Instruction
4650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4651
4652 Syntax:
4653 """""""
4654
4655 ::
4656
4657       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4658
4659 Overview:
4660 """""""""
4661
4662 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4663 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4664 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4665
4666 Arguments:
4667 """"""""""
4668
4669 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4670 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4671 arguments must have identical types.
4672
4673 Semantics:
4674 """"""""""
4675
4676 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4677
4678 +-----+-----+-----+
4679 | In0 | In1 | Out |
4680 +-----+-----+-----+
4681 |   0 |   0 |   0 |
4682 +-----+-----+-----+
4683 |   0 |   1 |   1 |
4684 +-----+-----+-----+
4685 |   1 |   0 |   1 |
4686 +-----+-----+-----+
4687 |   1 |   1 |   0 |
4688 +-----+-----+-----+
4689
4690 Example:
4691 """"""""
4692
4693 .. code-block:: llvm
4694
4695       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4696       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4697       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4698       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4699
4700 Vector Operations
4701 -----------------
4702
4703 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4704 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4705 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4706 While LLVM does directly support these vector operations, many
4707 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4708 take full advantage of a specific target.
4709
4710 .. _i_extractelement:
4711
4712 '``extractelement``' Instruction
4713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4714
4715 Syntax:
4716 """""""
4717
4718 ::
4719
4720       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4721
4722 Overview:
4723 """""""""
4724
4725 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4726 from a vector at a specified index.
4727
4728 Arguments:
4729 """"""""""
4730
4731 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4732 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4733 the position from which to extract the element. The index may be a
4734 variable of any integer type.
4735
4736 Semantics:
4737 """"""""""
4738
4739 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4740 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4741 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4742
4743 Example:
4744 """"""""
4745
4746 .. code-block:: llvm
4747
4748       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4749
4750 .. _i_insertelement:
4751
4752 '``insertelement``' Instruction
4753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4754
4755 Syntax:
4756 """""""
4757
4758 ::
4759
4760       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4761
4762 Overview:
4763 """""""""
4764
4765 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4766 vector at a specified index.
4767
4768 Arguments:
4769 """"""""""
4770
4771 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4772 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4773 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4774 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4775 index may be a variable of any integer type.
4776
4777 Semantics:
4778 """"""""""
4779
4780 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4781 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4782 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4783 undefined.
4784
4785 Example:
4786 """"""""
4787
4788 .. code-block:: llvm
4789
4790       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4791
4792 .. _i_shufflevector:
4793
4794 '``shufflevector``' Instruction
4795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4796
4797 Syntax:
4798 """""""
4799
4800 ::
4801
4802       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4803
4804 Overview:
4805 """""""""
4806
4807 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4808 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4809 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4810
4811 Arguments:
4812 """"""""""
4813
4814 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4815 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4816 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4817 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4818 same as the element type of the first two operands.
4819
4820 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4821 constant integer or undef values.
4822
4823 Semantics:
4824 """"""""""
4825
4826 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4827 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4828 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4829 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4830 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4831 only one vector.
4832
4833 Example:
4834 """"""""
4835
4836 .. code-block:: llvm
4837
4838       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4839                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4840       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4841                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4842       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4843                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4844       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4845                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4846
4847 Aggregate Operations
4848 --------------------
4849
4850 LLVM supports several instructions for working with
4851 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4852
4853 .. _i_extractvalue:
4854
4855 '``extractvalue``' Instruction
4856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4857
4858 Syntax:
4859 """""""
4860
4861 ::
4862
4863       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4864
4865 Overview:
4866 """""""""
4867
4868 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4869 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4870
4871 Arguments:
4872 """"""""""
4873
4874 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4875 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4876 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4877 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4878
4879 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4880
4881 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4882    omitted and assumed to be zero.
4883 -  At least one index must be specified.
4884 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4885
4886 Semantics:
4887 """"""""""
4888
4889 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4890 the index operands.
4891
4892 Example:
4893 """"""""
4894
4895 .. code-block:: llvm
4896
4897       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4898
4899 .. _i_insertvalue:
4900
4901 '``insertvalue``' Instruction
4902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4903
4904 Syntax:
4905 """""""
4906
4907 ::
4908
4909       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4910
4911 Overview:
4912 """""""""
4913
4914 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4915 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4916
4917 Arguments:
4918 """"""""""
4919
4920 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4921 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4922 a first-class value to insert. The following operands are constant
4923 indices indicating the position at which to insert the value in a
4924 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4925 to insert must have the same type as the value identified by the
4926 indices.
4927
4928 Semantics:
4929 """"""""""
4930
4931 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4932 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4933 indices is that of ``elt``.
4934
4935 Example:
4936 """"""""
4937
4938 .. code-block:: llvm
4939
4940       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4941       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4942       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4943
4944 .. _memoryops:
4945
4946 Memory Access and Addressing Operations
4947 ---------------------------------------
4948
4949 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4950 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4951 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4952 memory in LLVM.
4953
4954 .. _i_alloca:
4955
4956 '``alloca``' Instruction
4957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4958
4959 Syntax:
4960 """""""
4961
4962 ::
4963
4964       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
4965
4966 Overview:
4967 """""""""
4968
4969 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4970 currently executing function, to be automatically released when this
4971 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4972 generic address space (address space zero).
4973
4974 Arguments:
4975 """"""""""
4976
4977 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4978 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4979 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4980 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4981 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4982 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
4983 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
4984 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
4985 boundary compatible with the type.
4986
4987 '``type``' may be any sized type.
4988
4989 Semantics:
4990 """"""""""
4991
4992 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4993 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4994 memory is automatically released when the function returns. The
4995 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4996 variables that must have an address available. When the function returns
4997 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4998 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4999 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5000 is not specified.
5001
5002 Example:
5003 """"""""
5004
5005 .. code-block:: llvm
5006
5007       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5008       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5009       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5010       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5011
5012 .. _i_load:
5013
5014 '``load``' Instruction
5015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5016
5017 Syntax:
5018 """""""
5019
5020 ::
5021
5022       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
5023       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5024       !<index> = !{ i32 1 }
5025
5026 Overview:
5027 """""""""
5028
5029 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5030
5031 Arguments:
5032 """"""""""
5033
5034 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5035 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5036 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5037 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5038 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5039 operations <volatile>`.
5040
5041 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5042 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5043 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5044 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5045 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5046 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5047 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5048 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5049 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5050 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5051 any defined semantics for atomic loads.
5052
5053 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5054 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5055 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5056 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5057 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5058 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5059 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5060 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5061
5062 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5063 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5064 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5065 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5066 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5067 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5068 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5069
5070 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5071 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5072 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5073 instruction tells the optimizer and code generator that this load
5074 address points to memory which does not change value during program
5075 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
5076 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
5077
5078 Semantics:
5079 """"""""""
5080
5081 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5082 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5083 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5084 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5085 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5086 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5087 written using a store of the same type.
5088
5089 Examples:
5090 """""""""
5091
5092 .. code-block:: llvm
5093
5094       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5095       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5096       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5097
5098 .. _i_store:
5099
5100 '``store``' Instruction
5101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5102
5103 Syntax:
5104 """""""
5105
5106 ::
5107
5108       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5109       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5110
5111 Overview:
5112 """""""""
5113
5114 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5115
5116 Arguments:
5117 """"""""""
5118
5119 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5120 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5121 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5122 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5123 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5124 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5125 operations <volatile>`.
5126
5127 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5128 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5129 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5130 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5131 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5132 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5133 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5134 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5135 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5136 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5137 have any defined semantics for atomic stores.
5138
5139 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5140 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5141 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5142 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5143 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5144 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5145 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5146 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5147
5148 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5149 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5150 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5151 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5152 be reused in the cache. The code generator may select special
5153 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5154 x86.
5155
5156 Semantics:
5157 """"""""""
5158
5159 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5160 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5161 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5162 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5163 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5164 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5165 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5166 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5167
5168 Example:
5169 """"""""
5170
5171 .. code-block:: llvm
5172
5173       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5174       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5175       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5176
5177 .. _i_fence:
5178
5179 '``fence``' Instruction
5180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5181
5182 Syntax:
5183 """""""
5184
5185 ::
5186
5187       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5188
5189 Overview:
5190 """""""""
5191
5192 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5193 between operations.
5194
5195 Arguments:
5196 """"""""""
5197
5198 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5199 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5200 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5201
5202 Semantics:
5203 """"""""""
5204
5205 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5206 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5207 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5208 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5209 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5210 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5211 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5212 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5213 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5214 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5215 *happens-before* edge.
5216
5217 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5218 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5219 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5220
5221 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5222 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5223 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5224
5225 Example:
5226 """"""""
5227
5228 .. code-block:: llvm
5229
5230       fence acquire                          ; yields void
5231       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5232
5233 .. _i_cmpxchg:
5234
5235 '``cmpxchg``' Instruction
5236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5237
5238 Syntax:
5239 """""""
5240
5241 ::
5242
5243       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5244
5245 Overview:
5246 """""""""
5247
5248 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5249 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5250 equal, it tries to store a new value into the memory.
5251
5252 Arguments:
5253 """"""""""
5254
5255 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5256 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5257 address, and a new value to place at that address if the compared values
5258 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5259 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5260 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5261 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5262 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5263 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5264 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5265
5266 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5267 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5268 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5269 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5270 ``release`` or ``acq_rel``.
5271
5272 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5273 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5274 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5275 respect to all other code in the system.
5276
5277 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5278 equal to the size in memory of the operand.
5279
5280 Semantics:
5281 """"""""""
5282
5283 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5284 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5285 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5286 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5287
5288 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5289 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5290 matched.
5291
5292 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5293 if the value loaded equals ``cmp``.
5294
5295 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5296 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5297 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5298
5299 Example:
5300 """"""""
5301
5302 .. code-block:: llvm
5303
5304     entry:
5305       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5306       br label %loop
5307
5308     loop:
5309       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5310       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5311       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5312       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5313       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5314       br i1 %success, label %done, label %loop
5315
5316     done:
5317       ...
5318
5319 .. _i_atomicrmw:
5320
5321 '``atomicrmw``' Instruction
5322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5323
5324 Syntax:
5325 """""""
5326
5327 ::
5328
5329       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5330
5331 Overview:
5332 """""""""
5333
5334 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5335
5336 Arguments:
5337 """"""""""
5338
5339 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5340 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5341 operation. The operation must be one of the following keywords:
5342
5343 -  xchg
5344 -  add
5345 -  sub
5346 -  and
5347 -  nand
5348 -  or
5349 -  xor
5350 -  max
5351 -  min
5352 -  umax
5353 -  umin
5354
5355 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5356 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5357 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5358 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5359 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5360 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5361 operations <volatile>`.
5362
5363 Semantics:
5364 """"""""""
5365
5366 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5367 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5368 value at the location is returned. The modification is specified by the
5369 operation argument:
5370
5371 -  xchg: ``*ptr = val``
5372 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5373 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5374 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5375 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5376 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5377 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5378 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5379 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5380 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5381    comparison)
5382 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5383    comparison)
5384
5385 Example:
5386 """"""""
5387
5388 .. code-block:: llvm
5389
5390       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5391
5392 .. _i_getelementptr:
5393
5394 '``getelementptr``' Instruction
5395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5396
5397 Syntax:
5398 """""""
5399
5400 ::
5401
5402       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5403       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5404       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5405
5406 Overview:
5407 """""""""
5408
5409 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5410 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5411 address calculation only and does not access memory.
5412
5413 Arguments:
5414 """"""""""
5415
5416 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5417 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5418 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5419 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5420 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5421 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5422 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5423 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5424 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5425 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5426 would require loading the pointer before continuing calculation.
5427
5428 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5429 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5430 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5431 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5432 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5433 required to be constant. These integers are treated as signed values
5434 where relevant.
5435
5436 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5437 to LLVM:
5438
5439 .. code-block:: c
5440
5441     struct RT {
5442       char A;
5443       int B[10][20];
5444       char C;
5445     };
5446     struct ST {
5447       int X;
5448       double Y;
5449       struct RT Z;
5450     };
5451
5452     int *foo(struct ST *s) {
5453       return &s[1].Z.B[5][13];
5454     }
5455
5456 The LLVM code generated by Clang is:
5457
5458 .. code-block:: llvm
5459
5460     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5461     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5462
5463     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5464     entry:
5465       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5466       ret i32* %arrayidx
5467     }
5468
5469 Semantics:
5470 """"""""""
5471
5472 In the example above, the first index is indexing into the
5473 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5474 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5475 indexes into the third element of the structure, yielding a
5476 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5477 structure. The third index indexes into the second element of the
5478 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5479 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5480 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5481 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5482
5483 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5484 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5485 for the given testcase is equivalent to:
5486
5487 .. code-block:: llvm
5488
5489     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5490       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5491       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5492       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5493       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5494       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5495       ret i32* %t5
5496     }
5497
5498 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5499 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5500 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5501 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5502 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5503 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5504 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5505 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5506 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5507 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5508
5509 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5510 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5511 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5512 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5513 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5514 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5515 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5516 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5517 information.
5518
5519 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5520 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5521
5522 Example:
5523 """"""""
5524
5525 .. code-block:: llvm
5526
5527         ; yields [12 x i8]*:aptr
5528         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5529         ; yields i8*:vptr
5530         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5531         ; yields i8*:eptr
5532         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5533         ; yields i32*:iptr
5534         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5535
5536 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5537 must be a vector with the same number of elements. For example:
5538
5539 .. code-block:: llvm
5540
5541      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5542
5543 Conversion Operations
5544 ---------------------
5545
5546 The instructions in this category are the conversion instructions
5547 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5548 various bit conversions on the operand.
5549
5550 '``trunc .. to``' Instruction
5551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5552
5553 Syntax:
5554 """""""
5555
5556 ::
5557
5558       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5559
5560 Overview:
5561 """""""""
5562
5563 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5564
5565 Arguments:
5566 """"""""""
5567
5568 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5569 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5570 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5571 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5572 types are not allowed.
5573
5574 Semantics:
5575 """"""""""
5576
5577 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5578 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5579 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5580 It will always truncate bits.
5581
5582 Example:
5583 """"""""
5584
5585 .. code-block:: llvm
5586
5587       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5588       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5589       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5590       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5591
5592 '``zext .. to``' Instruction
5593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5594
5595 Syntax:
5596 """""""
5597
5598 ::
5599
5600       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5601
5602 Overview:
5603 """""""""
5604
5605 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5606
5607 Arguments:
5608 """"""""""
5609
5610 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5611 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5612 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5613 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5614
5615 Semantics:
5616 """"""""""
5617
5618 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5619 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5620
5621 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5622
5623 Example:
5624 """"""""
5625
5626 .. code-block:: llvm
5627
5628       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5629       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5630       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5631
5632 '``sext .. to``' Instruction
5633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5634
5635 Syntax:
5636 """""""
5637
5638 ::
5639
5640       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5641
5642 Overview:
5643 """""""""
5644
5645 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5646
5647 Arguments:
5648 """"""""""
5649
5650 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5651 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5652 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5653 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5654
5655 Semantics:
5656 """"""""""
5657
5658 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5659 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5660 of the type ``ty2``.
5661
5662 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5663
5664 Example:
5665 """"""""
5666
5667 .. code-block:: llvm
5668
5669       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5670       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5671       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5672
5673 '``fptrunc .. to``' Instruction
5674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5675
5676 Syntax:
5677 """""""
5678
5679 ::
5680
5681       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5682
5683 Overview:
5684 """""""""
5685
5686 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5687
5688 Arguments:
5689 """"""""""
5690
5691 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5692 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5693 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5694 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5695
5696 Semantics:
5697 """"""""""
5698
5699 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5700 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5701 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5702 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5703
5704 Example:
5705 """"""""
5706
5707 .. code-block:: llvm
5708
5709       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5710       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5711
5712 '``fpext .. to``' Instruction
5713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5714
5715 Syntax:
5716 """""""
5717
5718 ::
5719
5720       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5721
5722 Overview:
5723 """""""""
5724
5725 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5726 point value.
5727
5728 Arguments:
5729 """"""""""
5730
5731 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5732 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5733 to. The source type must be smaller than the destination type.
5734
5735 Semantics:
5736 """"""""""
5737
5738 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5739 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5740 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5741 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5742 *no-op cast* for a floating point cast.
5743
5744 Example:
5745 """"""""
5746
5747 .. code-block:: llvm
5748
5749       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5750       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5751
5752 '``fptoui .. to``' Instruction
5753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5754
5755 Syntax:
5756 """""""
5757
5758 ::
5759
5760       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5761
5762 Overview:
5763 """""""""
5764
5765 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5766 integer equivalent of type ``ty2``.
5767
5768 Arguments:
5769 """"""""""
5770
5771 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5772 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5773 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5774 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5775 type with the same number of elements as ``ty``
5776
5777 Semantics:
5778 """"""""""
5779
5780 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5781 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5782 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5783 are undefined.
5784
5785 Example:
5786 """"""""
5787
5788 .. code-block:: llvm
5789
5790       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5791       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5792       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5793
5794 '``fptosi .. to``' Instruction
5795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5796
5797 Syntax:
5798 """""""
5799
5800 ::
5801
5802       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5803
5804 Overview:
5805 """""""""
5806
5807 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5808 ``value`` to type ``ty2``.
5809
5810 Arguments:
5811 """"""""""
5812
5813 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5814 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5815 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5816 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5817 type with the same number of elements as ``ty``
5818
5819 Semantics:
5820 """"""""""
5821
5822 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5823 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5824 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5825 are undefined.
5826
5827 Example:
5828 """"""""
5829
5830 .. code-block:: llvm
5831
5832       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5833       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5834       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5835
5836 '``uitofp .. to``' Instruction
5837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5838
5839 Syntax:
5840 """""""
5841
5842 ::
5843
5844       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5845
5846 Overview:
5847 """""""""
5848
5849 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5850 and converts that value to the ``ty2`` type.
5851
5852 Arguments:
5853 """"""""""
5854
5855 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5856 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5857 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5858 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5859 type with the same number of elements as ``ty``
5860
5861 Semantics:
5862 """"""""""
5863
5864 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5865 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5866 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5867 are undefined.
5868
5869 Example:
5870 """"""""
5871
5872 .. code-block:: llvm
5873
5874       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5875       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5876
5877 '``sitofp .. to``' Instruction
5878 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5879
5880 Syntax:
5881 """""""
5882
5883 ::
5884
5885       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5886
5887 Overview:
5888 """""""""
5889
5890 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5891 converts that value to the ``ty2`` type.
5892
5893 Arguments:
5894 """"""""""
5895
5896 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5897 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5898 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5899 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5900 type with the same number of elements as ``ty``
5901
5902 Semantics:
5903 """"""""""
5904
5905 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5906 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5907 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5908 undefined.
5909
5910 Example:
5911 """"""""
5912
5913 .. code-block:: llvm
5914
5915       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5916       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5917
5918 .. _i_ptrtoint:
5919
5920 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5922
5923 Syntax:
5924 """""""
5925
5926 ::
5927
5928       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5929
5930 Overview:
5931 """""""""
5932
5933 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5934 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5935
5936 Arguments:
5937 """"""""""
5938
5939 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5940 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5941 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5942 a vector of integers type.
5943
5944 Semantics:
5945 """"""""""
5946
5947 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5948 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5949 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5950 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5951 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5952 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5953 change.
5954
5955 Example:
5956 """"""""
5957
5958 .. code-block:: llvm
5959
5960       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5961       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5962       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5963
5964 .. _i_inttoptr:
5965
5966 '``inttoptr .. to``' Instruction
5967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5968
5969 Syntax:
5970 """""""
5971
5972 ::
5973
5974       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5975
5976 Overview:
5977 """""""""
5978
5979 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5980 pointer type, ``ty2``.
5981
5982 Arguments:
5983 """"""""""
5984
5985 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5986 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5987 type.
5988
5989 Semantics:
5990 """"""""""
5991
5992 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5993 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5994 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5995 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5996 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5997 nothing is done (*no-op cast*).
5998
5999 Example:
6000 """"""""
6001
6002 .. code-block:: llvm
6003
6004       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6005       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6006       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6007       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6008
6009 .. _i_bitcast:
6010
6011 '``bitcast .. to``' Instruction
6012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6013
6014 Syntax:
6015 """""""
6016
6017 ::
6018
6019       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6020
6021 Overview:
6022 """""""""
6023
6024 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6025 changing any bits.
6026
6027 Arguments:
6028 """"""""""
6029
6030 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6031 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6032 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6033 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6034 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6035 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6036 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6037 long as they have the same size).
6038
6039 Semantics:
6040 """"""""""
6041
6042 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6043 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6044 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6045 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6046 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6047 pointers) types with the same address space through this instruction.
6048 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6049 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6050
6051 Example:
6052 """"""""
6053
6054 .. code-block:: llvm
6055
6056       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6057       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6058       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6059       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6060
6061 .. _i_addrspacecast:
6062
6063 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6065
6066 Syntax:
6067 """""""
6068
6069 ::
6070
6071       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6072
6073 Overview:
6074 """""""""
6075
6076 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6077 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6078
6079 Arguments:
6080 """"""""""
6081
6082 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6083 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6084 address space.
6085
6086 Semantics:
6087 """"""""""
6088
6089 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6090 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6091 value modification, depending on the target and the address space
6092 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6093 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6094 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6095 location.
6096
6097 Example:
6098 """"""""
6099
6100 .. code-block:: llvm
6101
6102       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6103       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6104       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6105
6106 .. _otherops:
6107
6108 Other Operations
6109 ----------------
6110
6111 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6112 which defy better classification.
6113
6114 .. _i_icmp:
6115
6116 '``icmp``' Instruction
6117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6118
6119 Syntax:
6120 """""""
6121
6122 ::
6123
6124       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6125
6126 Overview:
6127 """""""""
6128
6129 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6130 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6131 pointer, or pointer vector operands.
6132
6133 Arguments:
6134 """"""""""
6135
6136 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6137 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6138 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6139
6140 #. ``eq``: equal
6141 #. ``ne``: not equal
6142 #. ``ugt``: unsigned greater than
6143 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6144 #. ``ult``: unsigned less than
6145 #. ``ule``: unsigned less or equal
6146 #. ``sgt``: signed greater than
6147 #. ``sge``: signed greater or equal
6148 #. ``slt``: signed less than
6149 #. ``sle``: signed less or equal
6150
6151 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6152 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6153 must also be identical types.
6154
6155 Semantics:
6156 """"""""""
6157
6158 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6159 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6160 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6161
6162 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6163    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6164 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6165    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6166 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6167    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6168 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6169    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6170 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6171    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6172 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6173    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6174 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6175    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6176 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6177    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6178 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6179    if ``op1`` is less than ``op2``.
6180 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6181    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6182
6183 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6184 are compared as if they were integers.
6185
6186 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6187 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6188 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6189
6190 Example:
6191 """"""""
6192
6193 .. code-block:: llvm
6194
6195       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6196       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6197       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6198       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6199       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6200       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6201
6202 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6203 ``icmp`` instruction.
6204
6205 .. _i_fcmp:
6206
6207 '``fcmp``' Instruction
6208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6209
6210 Syntax:
6211 """""""
6212
6213 ::
6214
6215       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6216
6217 Overview:
6218 """""""""
6219
6220 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6221 values based on comparison of its operands.
6222
6223 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6224 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6225
6226 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6227 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6228 compared.
6229
6230 Arguments:
6231 """"""""""
6232
6233 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6234 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6235 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6236
6237 #. ``false``: no comparison, always returns false
6238 #. ``oeq``: ordered and equal
6239 #. ``ogt``: ordered and greater than
6240 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6241 #. ``olt``: ordered and less than
6242 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6243 #. ``one``: ordered and not equal
6244 #. ``ord``: ordered (no nans)
6245 #. ``ueq``: unordered or equal
6246 #. ``ugt``: unordered or greater than
6247 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6248 #. ``ult``: unordered or less than
6249 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6250 #. ``une``: unordered or not equal
6251 #. ``uno``: unordered (either nans)
6252 #. ``true``: no comparison, always returns true
6253
6254 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6255 that either operand may be a QNAN.
6256
6257 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6258 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6259 type. They must have identical types.
6260
6261 Semantics:
6262 """"""""""
6263
6264 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6265 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6266 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6267 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6268
6269 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6270 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6271    is equal to ``op2``.
6272 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6273    is greater than ``op2``.
6274 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6275    is greater than or equal to ``op2``.
6276 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6277    is less than ``op2``.
6278 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6279    is less than or equal to ``op2``.
6280 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6281    is not equal to ``op2``.
6282 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6283 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6284    equal to ``op2``.
6285 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6286    greater than ``op2``.
6287 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6288    greater than or equal to ``op2``.
6289 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6290    less than ``op2``.
6291 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6292    less than or equal to ``op2``.
6293 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6294    not equal to ``op2``.
6295 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6296 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6297
6298 Example:
6299 """"""""
6300
6301 .. code-block:: llvm
6302
6303       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6304       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6305       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6306       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6307
6308 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6309 ``fcmp`` instruction.
6310
6311 .. _i_phi:
6312
6313 '``phi``' Instruction
6314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6315
6316 Syntax:
6317 """""""
6318
6319 ::
6320
6321       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6322
6323 Overview:
6324 """""""""
6325
6326 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6327 graph representing the function.
6328
6329 Arguments:
6330 """"""""""
6331
6332 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6333 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6334 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6335 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6336 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6337 label arguments.
6338
6339 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6340 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6341 block.
6342
6343 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6344 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6345 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6346 instruction's return value on the same edge).
6347
6348 Semantics:
6349 """"""""""
6350
6351 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6352 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6353 executed just prior to the current block.
6354
6355 Example:
6356 """"""""
6357
6358 .. code-block:: llvm
6359
6360     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6361       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6362       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6363       br label %Loop
6364
6365 .. _i_select:
6366
6367 '``select``' Instruction
6368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6369
6370 Syntax:
6371 """""""
6372
6373 ::
6374
6375       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6376
6377       selty is either i1 or {<N x i1>}
6378
6379 Overview:
6380 """""""""
6381
6382 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6383 condition, without IR-level branching.
6384
6385 Arguments:
6386 """"""""""
6387
6388 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6389 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6390 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6391 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6392 elements.
6393
6394 Semantics:
6395 """"""""""
6396
6397 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6398 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6399 argument.
6400
6401 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6402 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6403
6404 Example:
6405 """"""""
6406
6407 .. code-block:: llvm
6408
6409       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6410
6411 .. _i_call:
6412
6413 '``call``' Instruction
6414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6415
6416 Syntax:
6417 """""""
6418
6419 ::
6420
6421       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6422
6423 Overview:
6424 """""""""
6425
6426 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6427
6428 Arguments:
6429 """"""""""
6430
6431 This instruction requires several arguments:
6432
6433 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6434    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6435    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6436    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6437    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6438
6439    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6440       recursive cycle in the call graph.
6441    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6442       forwarded in place.
6443
6444    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6445    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6446    rules:
6447
6448    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6449      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6450    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6451      produced by the call or void.
6452    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6453      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6454      in address space.
6455    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6456    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6457      returned, and inalloca, must match.
6458
6459    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6460    the following conditions are met:
6461
6462    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6463    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6464       uses value of call or is void).
6465    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6466       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6467    -  `Platform-specific constraints are
6468       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6469
6470 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6471    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6472    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6473    calling convention of the call must match the calling convention of
6474    the target function, or else the behavior is undefined.
6475 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6476    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6477    are valid here.
6478 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6479    type of the return value. Functions that return no value are marked
6480    ``void``.
6481 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6482    being invoked. The argument types must match the types implied by
6483    this signature. This type can be omitted if the function is not
6484    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6485    function.
6486 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6487    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6488    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6489    to function value.
6490 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6491    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6492    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6493    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6494    extra arguments can be specified.
6495 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6496    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6497    attributes are valid here.
6498
6499 Semantics:
6500 """"""""""
6501
6502 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6503 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6504 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6505 flow continues with the instruction after the function call, and the
6506 return value of the function is bound to the result argument.
6507
6508 Example:
6509 """"""""
6510
6511 .. code-block:: llvm
6512
6513       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6514       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6515       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6516       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6517       call void %foo(i8 97 signext)
6518
6519       %struct.A = type { i32, i8 }
6520       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6521       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6522       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6523       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6524       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6525
6526 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6527 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6528 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6529 This is something we'd like to change in the future to provide better
6530 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6531
6532 .. _i_va_arg:
6533
6534 '``va_arg``' Instruction
6535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6536
6537 Syntax:
6538 """""""
6539
6540 ::
6541
6542       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6543
6544 Overview:
6545 """""""""
6546
6547 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6548 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6549 the ``va_arg`` macro in C.
6550
6551 Arguments:
6552 """"""""""
6553
6554 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6555 argument. It returns a value of the specified argument type and
6556 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6557 type of ``va_list`` is target specific.
6558
6559 Semantics:
6560 """"""""""
6561
6562 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6563 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6564 the next argument. For more information, see the variable argument
6565 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6566
6567 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6568 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6569 function.
6570
6571 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6572 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6573
6574 Example:
6575 """"""""
6576
6577 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6578
6579 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6580 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6581 types on any target.
6582
6583 .. _i_landingpad:
6584
6585 '``landingpad``' Instruction
6586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6587
6588 Syntax:
6589 """""""
6590
6591 ::
6592
6593       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6594       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6595
6596       <clause> := catch <type> <value>
6597       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6598
6599 Overview:
6600 """""""""
6601
6602 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6603 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6604 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6605 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6606 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6607 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6608
6609 Arguments:
6610 """"""""""
6611
6612 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6613 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6614 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6615
6616 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6617 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6618 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6619 clause takes an array constant as its argument. Use
6620 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6621 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6622 the ``cleanup`` flag.
6623
6624 Semantics:
6625 """"""""""
6626
6627 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6628 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6629 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6630 calling conventions, how the personality function results are
6631 represented in LLVM IR is target specific.
6632
6633 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6634 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6635 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6636 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6637 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6638 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6639 unwinding continues further up the call stack.
6640
6641 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6642
6643 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6644    of an '``invoke``' instruction.
6645 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6646    first non-PHI instruction.
6647 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6648    pad block.
6649 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6650    '``landingpad``' instruction.
6651 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6652    personality function.
6653
6654 Example:
6655 """"""""
6656
6657 .. code-block:: llvm
6658
6659       ;; A landing pad which can catch an integer.
6660       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6661                catch i8** @_ZTIi
6662       ;; A landing pad that is a cleanup.
6663       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6664                cleanup
6665       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6666       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6667                catch i8** @_ZTIi
6668                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6669
6670 .. _intrinsics:
6671
6672 Intrinsic Functions
6673 ===================
6674
6675 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6676 have well known names and semantics and are required to follow certain
6677 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6678 for the LLVM language that does not require changing all of the
6679 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6680 reader/writer, the parser, etc...).
6681
6682 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6683 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6684 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6685 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6686 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6687 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6688 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6689 are added that they be documented here.
6690
6691 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6692 represents a family of functions that perform the same operation but on
6693 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6694 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6695 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6696 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6697 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6698 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6699 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6700 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6701 argument or the result.
6702
6703 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6704 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6705 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6706 whose type is matched against another type do not. For example, the
6707 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6708 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6709 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6710 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6711 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6712 type is matched against the return type, it does not require its own
6713 name suffix.
6714
6715 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6716 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6717
6718 .. _int_varargs:
6719
6720 Variable Argument Handling Intrinsics
6721 -------------------------------------
6722
6723 Variable argument support is defined in LLVM with the
6724 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6725 functions. These functions are related to the similarly named macros
6726 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6727
6728 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6729 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6730 does not define what this type is, so all transformations should be
6731 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6732
6733 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6734 variable argument handling intrinsic functions are used.
6735
6736 .. code-block:: llvm
6737
6738     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6739       ; Initialize variable argument processing
6740       %ap = alloca i8*
6741       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6742       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6743
6744       ; Read a single integer argument
6745       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6746
6747       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6748       %aq = alloca i8*
6749       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6750       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6751       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6752
6753       ; Stop processing of arguments.
6754       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6755       ret i32 %tmp
6756     }
6757
6758     declare void @llvm.va_start(i8*)
6759     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6760     declare void @llvm.va_end(i8*)
6761
6762 .. _int_va_start:
6763
6764 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6766
6767 Syntax:
6768 """""""
6769
6770 ::
6771
6772       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6773
6774 Overview:
6775 """""""""
6776
6777 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6778 subsequent use by ``va_arg``.
6779
6780 Arguments:
6781 """"""""""
6782
6783 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6784
6785 Semantics:
6786 """"""""""
6787
6788 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6789 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6790 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6791 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6792 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6793 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6794 that out.
6795
6796 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6798
6799 Syntax:
6800 """""""
6801
6802 ::
6803
6804       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6805
6806 Overview:
6807 """""""""
6808
6809 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6810 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6811
6812 Arguments:
6813 """"""""""
6814
6815 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6816
6817 Semantics:
6818 """"""""""
6819
6820 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6821 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6822 element to which the argument points. Calls to
6823 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6824 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6825 ``llvm.va_end``.
6826
6827 .. _int_va_copy:
6828
6829 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6831
6832 Syntax:
6833 """""""
6834
6835 ::
6836
6837       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6838
6839 Overview:
6840 """""""""
6841
6842 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6843 from the source argument list to the destination argument list.
6844
6845 Arguments:
6846 """"""""""
6847
6848 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6849 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6850
6851 Semantics:
6852 """"""""""
6853
6854 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6855 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6856 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6857 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6858 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6859
6860 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6861 --------------------------------------
6862
6863 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6864 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6865 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6866 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6867 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6868 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6869 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6870 details, see `Accurate Garbage Collection with
6871 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6872
6873 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6874 address space (address space zero).
6875
6876 .. _int_gcroot:
6877
6878 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6880
6881 Syntax:
6882 """""""
6883
6884 ::
6885
6886       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6887
6888 Overview:
6889 """""""""
6890
6891 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6892 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6893
6894 Arguments:
6895 """"""""""
6896
6897 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6898 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6899 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6900 root.
6901
6902 Semantics:
6903 """"""""""
6904
6905 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6906 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6907 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6908 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6909 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6910
6911 .. _int_gcread:
6912
6913 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6915
6916 Syntax:
6917 """""""
6918
6919 ::
6920
6921       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6922
6923 Overview:
6924 """""""""
6925
6926 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6927 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6928 barriers.
6929
6930 Arguments:
6931 """"""""""
6932
6933 The second argument is the address to read from, which should be an
6934 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6935 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6936 runtime (otherwise null).
6937
6938 Semantics:
6939 """"""""""
6940
6941 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6942 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6943 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6944 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6945 algorithm <gc>`.
6946
6947 .. _int_gcwrite:
6948
6949 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6951
6952 Syntax:
6953 """""""
6954
6955 ::
6956
6957       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6958
6959 Overview:
6960 """""""""
6961
6962 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6963 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6964 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6965
6966 Arguments:
6967 """"""""""
6968
6969 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6970 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6971 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6972 object, Obj may be null.
6973
6974 Semantics:
6975 """"""""""
6976
6977 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6978 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6979 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6980 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6981 algorithm <gc>`.
6982
6983 Code Generator Intrinsics
6984 -------------------------
6985
6986 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6987 may only be implemented with code generator support.
6988
6989 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6990 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6991
6992 Syntax:
6993 """""""
6994
6995 ::
6996
6997       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6998
6999 Overview:
7000 """""""""
7001
7002 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7003 target-specific value indicating the return address of the current
7004 function or one of its callers.
7005
7006 Arguments:
7007 """"""""""
7008
7009 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7010 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7011 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7012 value.
7013
7014 Semantics:
7015 """"""""""
7016
7017 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7018 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7019 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7020 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7021 used for debugging purposes.
7022
7023 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7024 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7025 of the obvious source-language caller.
7026
7027 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7029
7030 Syntax:
7031 """""""
7032
7033 ::
7034
7035       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7036
7037 Overview:
7038 """""""""
7039
7040 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7041 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7042
7043 Arguments:
7044 """"""""""
7045
7046 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7047 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7048 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7049 value.
7050
7051 Semantics:
7052 """"""""""
7053
7054 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7055 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7056 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7057 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7058 used for debugging purposes.
7059
7060 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7061 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7062 of the obvious source-language caller.
7063
7064 .. _int_read_register:
7065 .. _int_write_register:
7066
7067 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7069
7070 Syntax:
7071 """""""
7072
7073 ::
7074
7075       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7076       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7077       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7078       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7079       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
7080
7081 Overview:
7082 """""""""
7083
7084 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7085 provides access to the named register. The register must be valid on
7086 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7087 with the register being read.
7088
7089 Semantics:
7090 """"""""""
7091
7092 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7093 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7094 the current value of the register, where possible.
7095
7096 This is useful to implement named register global variables that need
7097 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7098 bare-metal programs including OS kernels.
7099
7100 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7101 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7102 allocatable registers are not supported.
7103
7104 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7105 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7106 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7107 registers.
7108
7109 .. _int_stacksave:
7110
7111 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7113
7114 Syntax:
7115 """""""
7116
7117 ::
7118
7119       declare i8* @llvm.stacksave()
7120
7121 Overview:
7122 """""""""
7123
7124 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7125 of the function stack, for use with
7126 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7127 implementing language features like scoped automatic variable sized
7128 arrays in C99.
7129
7130 Semantics:
7131 """"""""""
7132
7133 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7134 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7135 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7136 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7137 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7138 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7139 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7140
7141 .. _int_stackrestore:
7142
7143 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7145
7146 Syntax:
7147 """""""
7148
7149 ::
7150
7151       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7152
7153 Overview:
7154 """""""""
7155
7156 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7157 the function stack to the state it was in when the corresponding
7158 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7159 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7160 sized arrays in C99.
7161
7162 Semantics:
7163 """"""""""
7164
7165 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7166
7167 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7168 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7169
7170 Syntax:
7171 """""""
7172
7173 ::
7174
7175       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7176
7177 Overview:
7178 """""""""
7179
7180 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7181 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7182 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7183 its performance characteristics.
7184
7185 Arguments:
7186 """"""""""
7187
7188 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7189 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7190 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7191 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7192 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7193 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7194 arguments must be constant integers.
7195
7196 Semantics:
7197 """"""""""
7198
7199 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7200 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7201 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7202 the processor cache for better performance.
7203
7204 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7206
7207 Syntax:
7208 """""""
7209
7210 ::
7211
7212       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7213
7214 Overview:
7215 """""""""
7216
7217 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7218 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7219 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7220 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7221 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7222 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7223 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7224 allow correlations of simulation runs.
7225
7226 Arguments:
7227 """"""""""
7228
7229 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7230
7231 Semantics:
7232 """"""""""
7233
7234 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7235 that do not support this intrinsic may ignore it.
7236
7237 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7239
7240 Syntax:
7241 """""""
7242
7243 ::
7244
7245       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7246
7247 Overview:
7248 """""""""
7249
7250 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7251 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7252 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7253 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7254 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7255 timings.
7256
7257 Semantics:
7258 """"""""""
7259
7260 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7261 memory. Implementations are allowed to either return a application
7262 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7263 is lowered to a constant 0.
7264
7265 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7266 running at and the host platform.
7267
7268 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7270
7271 Syntax:
7272 """""""
7273
7274 ::
7275
7276       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7277
7278 Overview:
7279 """""""""
7280
7281 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7282 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7283 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7284 flushes the instruction cache.
7285
7286 Semantics:
7287 """"""""""
7288
7289 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7290 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7291 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7292 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7293 privileges.
7294
7295 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7296 time library.
7297
7298 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7299 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7300
7301 Standard C Library Intrinsics
7302 -----------------------------
7303
7304 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7305 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7306 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7307 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7308
7309 .. _int_memcpy:
7310
7311 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7313
7314 Syntax:
7315 """""""
7316
7317 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7318 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7319 support all bit widths however.
7320
7321 ::
7322
7323       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7324                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7325       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7326                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7327
7328 Overview:
7329 """""""""
7330
7331 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7332 source location to the destination location.
7333
7334 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7335 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7336 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7337
7338 Arguments:
7339 """"""""""
7340
7341 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7342 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7343 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7344 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7345 boolean indicating a volatile access.
7346
7347 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7348 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7349 are aligned to that boundary.
7350
7351 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7352 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7353 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7354
7355 Semantics:
7356 """"""""""
7357
7358 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7359 source location to the destination location, which are not allowed to
7360 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7361 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7362 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7363
7364 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7366
7367 Syntax:
7368 """""""
7369
7370 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7371 bit width and for different address space. Not all targets support all
7372 bit widths however.
7373
7374 ::
7375
7376       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7377                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7378       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7379                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7380
7381 Overview:
7382 """""""""
7383
7384 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7385 source location to the destination location. It is similar to the
7386 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7387 overlap.
7388
7389 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7390 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7391 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7392
7393 Arguments:
7394 """"""""""
7395
7396 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7397 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7398 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7399 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7400 boolean indicating a volatile access.
7401
7402 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7403 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7404 aligned to that boundary.
7405
7406 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7407 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7408 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7409
7410 Semantics:
7411 """"""""""
7412
7413 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7414 source location to the destination location, which may overlap. It
7415 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7416 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7417 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7418
7419 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7421
7422 Syntax:
7423 """""""
7424
7425 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7426 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7427 support all bit widths.
7428
7429 ::
7430
7431       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7432                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7433       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7434                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7435
7436 Overview:
7437 """""""""
7438
7439 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7440 particular byte value.
7441
7442 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7443 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7444 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7445
7446 Arguments:
7447 """"""""""
7448
7449 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7450 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7451 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7452 argument is the known alignment of the destination location.
7453
7454 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7455 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7456 that boundary.
7457
7458 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7459 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7460 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7461
7462 Semantics:
7463 """"""""""
7464
7465 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7466 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7467 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7468 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7469
7470 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7471 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7472
7473 Syntax:
7474 """""""
7475
7476 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7477 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7478 all types however.
7479
7480 ::
7481
7482       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7483       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7484       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7485       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7486       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7487
7488 Overview:
7489 """""""""
7490
7491 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7492 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7493 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7494 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7495 because there is no need to worry about errno being set).
7496 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7497
7498 Arguments:
7499 """"""""""
7500
7501 The argument and return value are floating point numbers of the same
7502 type.
7503
7504 Semantics:
7505 """"""""""
7506
7507 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7508 nonnegative floating point number.
7509
7510 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7511 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7512
7513 Syntax:
7514 """""""
7515
7516 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7517 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7518 all types however.
7519
7520 ::
7521
7522       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7523       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7524       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7525       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7526       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7527
7528 Overview:
7529 """""""""
7530
7531 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7532 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7533 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7534 used, the second argument remains a scalar integer value.
7535
7536 Arguments:
7537 """"""""""
7538
7539 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7540 raise to that power.
7541
7542 Semantics:
7543 """"""""""
7544
7545 This function returns the first value raised to the second power with an
7546 unspecified sequence of rounding operations.
7547
7548 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7550
7551 Syntax:
7552 """""""
7553
7554 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7555 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7556 all types however.
7557
7558 ::
7559
7560       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7561       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7562       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7563       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7564       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7565
7566 Overview:
7567 """""""""
7568
7569 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7570
7571 Arguments:
7572 """"""""""
7573
7574 The argument and return value are floating point numbers of the same
7575 type.
7576
7577 Semantics:
7578 """"""""""
7579
7580 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7581 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7582 conditions in the same way.
7583
7584 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7586
7587 Syntax:
7588 """""""
7589
7590 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7591 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7592 all types however.
7593
7594 ::
7595
7596       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7597       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7598       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7599       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7600       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7601
7602 Overview:
7603 """""""""
7604
7605 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7606
7607 Arguments:
7608 """"""""""
7609
7610 The argument and return value are floating point numbers of the same
7611 type.
7612
7613 Semantics:
7614 """"""""""
7615
7616 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7617 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7618 conditions in the same way.
7619
7620 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7622
7623 Syntax:
7624 """""""
7625
7626 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7627 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7628 all types however.
7629
7630 ::
7631
7632       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7633       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7634       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7635       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7636       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7637
7638 Overview:
7639 """""""""
7640
7641 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7642 specified (positive or negative) power.
7643
7644 Arguments:
7645 """"""""""
7646
7647 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7648 to raise to that power.
7649
7650 Semantics:
7651 """"""""""
7652
7653 This function returns the first value raised to the second power,
7654 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7655 handles error conditions in the same way.
7656
7657 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7659
7660 Syntax:
7661 """""""
7662
7663 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7664 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7665 all types however.
7666
7667 ::
7668
7669       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7670       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7671       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7672       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7673       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7674
7675 Overview:
7676 """""""""
7677
7678 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7679
7680 Arguments:
7681 """"""""""
7682
7683 The argument and return value are floating point numbers of the same
7684 type.
7685
7686 Semantics:
7687 """"""""""
7688
7689 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7690 would, and handles error conditions in the same way.
7691
7692 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7694
7695 Syntax:
7696 """""""
7697
7698 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7699 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7700 all types however.
7701
7702 ::
7703
7704       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7705       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7706       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7707       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7708       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7709
7710 Overview:
7711 """""""""
7712
7713 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7714
7715 Arguments:
7716 """"""""""
7717
7718 The argument and return value are floating point numbers of the same
7719 type.
7720
7721 Semantics:
7722 """"""""""
7723
7724 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7725 would, and handles error conditions in the same way.
7726
7727 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7729
7730 Syntax:
7731 """""""
7732
7733 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7734 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7735 all types however.
7736
7737 ::
7738
7739       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7740       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7741       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7742       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7743       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7744
7745 Overview:
7746 """""""""
7747
7748 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7749
7750 Arguments:
7751 """"""""""
7752
7753 The argument and return value are floating point numbers of the same
7754 type.
7755
7756 Semantics:
7757 """"""""""
7758
7759 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7760 would, and handles error conditions in the same way.
7761
7762 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7764
7765 Syntax:
7766 """""""
7767
7768 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7769 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7770 all types however.
7771
7772 ::
7773
7774       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7775       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7776       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7777       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7778       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7779
7780 Overview:
7781 """""""""
7782
7783 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7784
7785 Arguments:
7786 """"""""""
7787
7788 The argument and return value are floating point numbers of the same
7789 type.
7790
7791 Semantics:
7792 """"""""""
7793
7794 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7795 would, and handles error conditions in the same way.
7796
7797 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7799
7800 Syntax:
7801 """""""
7802
7803 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7804 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7805 all types however.
7806
7807 ::
7808
7809       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7810       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7811       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7812       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7813       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7814
7815 Overview:
7816 """""""""
7817
7818 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7819
7820 Arguments:
7821 """"""""""
7822
7823 The argument and return value are floating point numbers of the same
7824 type.
7825
7826 Semantics:
7827 """"""""""
7828
7829 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7830 would, and handles error conditions in the same way.
7831
7832 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7834
7835 Syntax:
7836 """""""
7837
7838 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7839 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7840 all types however.
7841
7842 ::
7843
7844       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7845       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7846       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7847       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7848       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7849
7850 Overview:
7851 """""""""
7852
7853 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7854 operation.
7855
7856 Arguments:
7857 """"""""""
7858
7859 The argument and return value are floating point numbers of the same
7860 type.
7861
7862 Semantics:
7863 """"""""""
7864
7865 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7866 would, and does not set errno.
7867
7868 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7870
7871 Syntax:
7872 """""""
7873
7874 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7875 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7876 all types however.
7877
7878 ::
7879
7880       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7881       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7882       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7883       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7884       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7885
7886 Overview:
7887 """""""""
7888
7889 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7890 operand.
7891
7892 Arguments:
7893 """"""""""
7894
7895 The argument and return value are floating point numbers of the same
7896 type.
7897
7898 Semantics:
7899 """"""""""
7900
7901 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7902 would, and handles error conditions in the same way.
7903
7904 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7906
7907 Syntax:
7908 """""""
7909
7910 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7911 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7912 all types however.
7913
7914 ::
7915
7916       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7917       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7918       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7919       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7920       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7921
7922 Overview:
7923 """""""""
7924
7925 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7926 first operand and the sign of the second operand.
7927
7928 Arguments:
7929 """"""""""
7930
7931 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7932 type.
7933
7934 Semantics:
7935 """"""""""
7936
7937 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7938 functions would, and handles error conditions in the same way.
7939
7940 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7942
7943 Syntax:
7944 """""""
7945
7946 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7947 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7948 all types however.
7949
7950 ::
7951
7952       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7953       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7954       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7955       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7956       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7957
7958 Overview:
7959 """""""""
7960
7961 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7962
7963 Arguments:
7964 """"""""""
7965
7966 The argument and return value are floating point numbers of the same
7967 type.
7968
7969 Semantics:
7970 """"""""""
7971
7972 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7973 would, and handles error conditions in the same way.
7974
7975 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7977
7978 Syntax:
7979 """""""
7980
7981 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7982 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7983 all types however.
7984
7985 ::
7986
7987       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7988       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7989       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7990       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7991       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7992
7993 Overview:
7994 """""""""
7995
7996 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7997
7998 Arguments:
7999 """"""""""
8000
8001 The argument and return value are floating point numbers of the same
8002 type.
8003
8004 Semantics:
8005 """"""""""
8006
8007 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8008 would, and handles error conditions in the same way.
8009
8010 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8012
8013 Syntax:
8014 """""""
8015
8016 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8017 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8018 all types however.
8019
8020 ::
8021
8022       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8023       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8024       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8025       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8026       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8027
8028 Overview:
8029 """""""""
8030
8031 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8032 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8033
8034 Arguments:
8035 """"""""""
8036
8037 The argument and return value are floating point numbers of the same
8038 type.
8039
8040 Semantics:
8041 """"""""""
8042
8043 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8044 would, and handles error conditions in the same way.
8045
8046 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8048
8049 Syntax:
8050 """""""
8051
8052 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8053 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8054 all types however.
8055
8056 ::
8057
8058       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8059       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8060       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8061       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8062       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8063
8064 Overview:
8065 """""""""
8066
8067 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8068 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8069 operand isn't an integer.
8070
8071 Arguments:
8072 """"""""""
8073
8074 The argument and return value are floating point numbers of the same
8075 type.
8076
8077 Semantics:
8078 """"""""""
8079
8080 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8081 would, and handles error conditions in the same way.
8082
8083 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8085
8086 Syntax:
8087 """""""
8088
8089 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8090 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8091 all types however.
8092
8093 ::
8094
8095       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8096       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8097       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8098       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8099       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8100
8101 Overview:
8102 """""""""
8103
8104 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8105 nearest integer.
8106
8107 Arguments:
8108 """"""""""
8109
8110 The argument and return value are floating point numbers of the same
8111 type.
8112
8113 Semantics:
8114 """"""""""
8115
8116 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8117 functions would, and handles error conditions in the same way.
8118
8119 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8120 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8121
8122 Syntax:
8123 """""""
8124
8125 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8126 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8127 all types however.
8128
8129 ::
8130
8131       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8132       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8133       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8134       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8135       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8136
8137 Overview:
8138 """""""""
8139
8140 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8141 nearest integer.
8142
8143 Arguments:
8144 """"""""""
8145
8146 The argument and return value are floating point numbers of the same
8147 type.
8148
8149 Semantics:
8150 """"""""""
8151
8152 This function returns the same values as the libm ``round``
8153 functions would, and handles error conditions in the same way.
8154
8155 Bit Manipulation Intrinsics
8156 ---------------------------
8157
8158 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8159 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8160
8161 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8162 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8163
8164 Syntax:
8165 """""""
8166
8167 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8168 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8169
8170 ::
8171
8172       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8173       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8174       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8175
8176 Overview:
8177 """""""""
8178
8179 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8180 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8181 These are useful for performing operations on data that is not in the
8182 target's native byte order.
8183
8184 Semantics:
8185 """"""""""
8186
8187 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8188 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8189 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8190 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8191 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8192 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8193 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8194 respectively).
8195
8196 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8198
8199 Syntax:
8200 """""""
8201
8202 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8203 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8204 support all bit widths or vector types, however.
8205
8206 ::
8207
8208       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8209       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8210       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8211       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8212       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8213       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8214
8215 Overview:
8216 """""""""
8217
8218 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8219 in a value.
8220
8221 Arguments:
8222 """"""""""
8223
8224 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8225 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8226 match the argument type.
8227
8228 Semantics:
8229 """"""""""
8230
8231 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8232 each element of a vector.
8233
8234 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8236
8237 Syntax:
8238 """""""
8239
8240 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8241 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8242 targets support all bit widths or vector types, however.
8243
8244 ::
8245
8246       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8247       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8248       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8249       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8250       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8251       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8252
8253 Overview:
8254 """""""""
8255
8256 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8257 leading zeros in a variable.
8258
8259 Arguments:
8260 """"""""""
8261
8262 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8263 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8264 type must match the first argument type.
8265
8266 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8267 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8268 defined result. Historically some architectures did not provide a
8269 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8270 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8271
8272 Semantics:
8273 """"""""""
8274
8275 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8276 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8277 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8278 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8279 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8280
8281 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8283
8284 Syntax:
8285 """""""
8286
8287 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8288 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8289 support all bit widths or vector types, however.
8290
8291 ::
8292
8293       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8294       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8295       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8296       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8297       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8298       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8299
8300 Overview:
8301 """""""""
8302
8303 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8304 trailing zeros.
8305
8306 Arguments:
8307 """"""""""
8308
8309 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8310 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8311 type must match the first argument type.
8312
8313 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8314 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8315 defined result. Historically some architectures did not provide a
8316 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8317 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8318
8319 Semantics:
8320 """"""""""
8321
8322 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8323 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8324 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8325 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8326 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8327
8328 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8329 -----------------------------------
8330
8331 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8332
8333 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8335
8336 Syntax:
8337 """""""
8338
8339 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8340 on any integer bit width.
8341
8342 ::
8343
8344       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8345       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8346       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8347
8348 Overview:
8349 """""""""
8350
8351 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8352 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8353 occurred during the signed summation.
8354
8355 Arguments:
8356 """"""""""
8357
8358 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8359 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8360 bit width. The second element of the result structure must be of type
8361 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8362 addition.
8363
8364 Semantics:
8365 """"""""""
8366
8367 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8368 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8369 first element of which is the signed summation, and the second element
8370 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8371 overflow.
8372
8373 Examples:
8374 """""""""
8375
8376 .. code-block:: llvm
8377
8378       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8379       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8380       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8381       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8382
8383 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8385
8386 Syntax:
8387 """""""
8388
8389 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8390 on any integer bit width.
8391
8392 ::
8393
8394       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8395       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8396       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8397
8398 Overview:
8399 """""""""
8400
8401 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8402 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8403 occurred during the unsigned summation.
8404
8405 Arguments:
8406 """"""""""
8407
8408 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8409 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8410 bit width. The second element of the result structure must be of type
8411 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8412 addition.
8413
8414 Semantics:
8415 """"""""""
8416
8417 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8418 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8419 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8420 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8421
8422 Examples:
8423 """""""""
8424
8425 .. code-block:: llvm
8426
8427       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8428       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8429       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8430       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8431
8432 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8434
8435 Syntax:
8436 """""""
8437
8438 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8439 on any integer bit width.
8440
8441 ::
8442
8443       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8444       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8445       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8446
8447 Overview:
8448 """""""""
8449
8450 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8451 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8452 overflow occurred during the signed subtraction.
8453
8454 Arguments:
8455 """"""""""
8456
8457 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8458 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8459 bit width. The second element of the result structure must be of type
8460 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8461 subtraction.
8462
8463 Semantics:
8464 """"""""""
8465
8466 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8467 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8468 first element of which is the subtraction, and the second element of
8469 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8470 overflow.
8471
8472 Examples:
8473 """""""""
8474
8475 .. code-block:: llvm
8476
8477       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8478       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8479       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8480       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8481
8482 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8484
8485 Syntax:
8486 """""""
8487
8488 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8489 on any integer bit width.
8490
8491 ::
8492
8493       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8494       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8495       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8496
8497 Overview:
8498 """""""""
8499
8500 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8501 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8502 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8503
8504 Arguments:
8505 """"""""""
8506
8507 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8508 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8509 bit width. The second element of the result structure must be of type
8510 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8511 subtraction.
8512
8513 Semantics:
8514 """"""""""
8515
8516 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8517 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8518 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8519 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8520 overflow.
8521
8522 Examples:
8523 """""""""
8524
8525 .. code-block:: llvm
8526
8527       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8528       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8529       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8530       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8531
8532 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8533 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8534
8535 Syntax:
8536 """""""
8537
8538 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8539 on any integer bit width.
8540
8541 ::
8542
8543       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8544       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8545       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8546
8547 Overview:
8548 """""""""
8549
8550 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8551 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8552 overflow occurred during the signed multiplication.
8553
8554 Arguments:
8555 """"""""""
8556
8557 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8558 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8559 bit width. The second element of the result structure must be of type
8560 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8561 multiplication.
8562
8563 Semantics:
8564 """"""""""
8565
8566 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8567 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8568 the first element of which is the multiplication, and the second element
8569 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8570 overflow.
8571
8572 Examples:
8573 """""""""
8574
8575 .. code-block:: llvm
8576
8577       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8578       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8579       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8580       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8581
8582 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8584
8585 Syntax:
8586 """""""
8587
8588 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8589 on any integer bit width.
8590
8591 ::
8592
8593       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8594       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8595       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8596
8597 Overview:
8598 """""""""
8599
8600 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8601 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8602 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8603
8604 Arguments:
8605 """"""""""
8606
8607 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8608 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8609 bit width. The second element of the result structure must be of type
8610 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8611 multiplication.
8612
8613 Semantics:
8614 """"""""""
8615
8616 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8617 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8618 the first element of which is the multiplication, and the second
8619 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8620 resulted in an overflow.
8621
8622 Examples:
8623 """""""""
8624
8625 .. code-block:: llvm
8626
8627       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8628       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8629       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8630       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8631
8632 Specialised Arithmetic Intrinsics
8633 ---------------------------------
8634
8635 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8636 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8637
8638 Syntax:
8639 """""""
8640
8641 ::
8642
8643       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8644       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8645
8646 Overview:
8647 """""""""
8648
8649 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8650 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8651 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8652 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8653 and add instructions.
8654
8655 Arguments:
8656 """"""""""
8657
8658 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8659 multiplicands, a and b, and an addend c.
8660
8661 Semantics:
8662 """"""""""
8663
8664 The expression:
8665
8666 ::
8667
8668       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8669
8670 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8671 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8672 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8673 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8674 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8675 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8676
8677 Examples:
8678 """""""""
8679
8680 .. code-block:: llvm
8681
8682       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
8683
8684 Half Precision Floating Point Intrinsics
8685 ----------------------------------------
8686
8687 For most target platforms, half precision floating point is a
8688 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8689 but does not support computation in the format.
8690
8691 This means that code must first load the half-precision floating point
8692 value as an i16, then convert it to float with
8693 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8694 then be performed on the float value (including extending to double
8695 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8696 if needed, then converted to i16 with
8697 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8698 i16 value.
8699
8700 .. _int_convert_to_fp16:
8701
8702 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8704
8705 Syntax:
8706 """""""
8707
8708 ::
8709
8710       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8711       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
8712
8713 Overview:
8714 """""""""
8715
8716 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8717 conventional floating point type to half precision floating point format.
8718
8719 Arguments:
8720 """"""""""
8721
8722 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8723 converted.
8724
8725 Semantics:
8726 """"""""""
8727
8728 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8729 conventional floating point format to half precision floating point format. The
8730 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
8731
8732 Examples:
8733 """""""""
8734
8735 .. code-block:: llvm
8736
8737       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8738       store i16 %res, i16* @x, align 2
8739
8740 .. _int_convert_from_fp16:
8741
8742 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8744
8745 Syntax:
8746 """""""
8747
8748 ::
8749
8750       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
8751       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
8752
8753 Overview:
8754 """""""""
8755
8756 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8757 conversion from half precision floating point format to single precision
8758 floating point format.
8759
8760 Arguments:
8761 """"""""""
8762
8763 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8764 converted.
8765
8766 Semantics:
8767 """"""""""
8768
8769 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8770 conversion from half single precision floating point format to single
8771 precision floating point format. The input half-float value is
8772 represented by an ``i16`` value.
8773
8774 Examples:
8775 """""""""
8776
8777 .. code-block:: llvm
8778
8779       %a = load i16* @x, align 2
8780       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8781
8782 Debugger Intrinsics
8783 -------------------
8784
8785 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8786 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8787 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8788 document.
8789
8790 Exception Handling Intrinsics
8791 -----------------------------
8792
8793 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8794 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8795 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8796
8797 .. _int_trampoline:
8798
8799 Trampoline Intrinsics
8800 ---------------------
8801
8802 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8803 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8804 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8805 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8806 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8807 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8808 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8809 extension.
8810
8811 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8812 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8813 It can be created as follows:
8814
8815 .. code-block:: llvm
8816
8817       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8818       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8819       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8820       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8821       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8822
8823 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8824 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8825
8826 .. _int_it:
8827
8828 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8830
8831 Syntax:
8832 """""""
8833
8834 ::
8835
8836       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8837
8838 Overview:
8839 """""""""
8840
8841 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8842 turning it into a trampoline.
8843
8844 Arguments:
8845 """"""""""
8846
8847 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8848 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8849 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8850 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8851 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8852 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8853 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8854 bitcast to an ``i8*``.
8855
8856 Semantics:
8857 """"""""""
8858
8859 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8860 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8861 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8862 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8863 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8864 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8865 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8866 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8867 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8868 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8869 modified, then the effect of any later call to the returned function
8870 pointer is undefined.
8871
8872 .. _int_at:
8873
8874 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8876
8877 Syntax:
8878 """""""
8879
8880 ::
8881
8882       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8883
8884 Overview:
8885 """""""""
8886
8887 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8888 a trampoline (passed as ``tramp``).
8889
8890 Arguments:
8891 """"""""""
8892
8893 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8894 code filled in by a previous call to
8895 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8896
8897 Semantics:
8898 """"""""""
8899
8900 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8901 different than the address where the trampoline is actually stored. This
8902 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8903 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8904 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8905
8906 Memory Use Markers
8907 ------------------
8908
8909 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
8910 memory objects and ranges where variables are immutable.
8911
8912 .. _int_lifestart:
8913
8914 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8916
8917 Syntax:
8918 """""""
8919
8920 ::
8921
8922       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8923
8924 Overview:
8925 """""""""
8926
8927 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8928 object's lifetime.
8929
8930 Arguments:
8931 """"""""""
8932
8933 The first argument is a constant integer representing the size of the
8934 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8935 to the object.
8936
8937 Semantics:
8938 """"""""""
8939
8940 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8941 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8942 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8943 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8944
8945 .. _int_lifeend:
8946
8947 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8948 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8949
8950 Syntax:
8951 """""""
8952
8953 ::
8954
8955       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8956
8957 Overview:
8958 """""""""
8959
8960 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8961 object's lifetime.
8962
8963 Arguments:
8964 """"""""""
8965
8966 The first argument is a constant integer representing the size of the
8967 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8968 to the object.
8969
8970 Semantics:
8971 """"""""""
8972
8973 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8974 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8975 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8976 object following this intrinsic may be removed as dead.
8977
8978 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8979 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8980
8981 Syntax:
8982 """""""
8983
8984 ::
8985
8986       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8987
8988 Overview:
8989 """""""""
8990
8991 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8992 a memory object will not change.
8993
8994 Arguments:
8995 """"""""""
8996
8997 The first argument is a constant integer representing the size of the
8998 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8999 to the object.
9000
9001 Semantics:
9002 """"""""""
9003
9004 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9005 the return value, the referenced memory location is constant and
9006 unchanging.
9007
9008 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9010
9011 Syntax:
9012 """""""
9013
9014 ::
9015
9016       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9017
9018 Overview:
9019 """""""""
9020
9021 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9022 memory object are mutable.
9023
9024 Arguments:
9025 """"""""""
9026
9027 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9028 The second argument is a constant integer representing the size of the
9029 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9030 pointer to the object.
9031
9032 Semantics:
9033 """"""""""
9034
9035 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9036
9037 General Intrinsics
9038 ------------------
9039
9040 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9041 purpose.
9042
9043 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9045
9046 Syntax:
9047 """""""
9048
9049 ::
9050
9051       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9052
9053 Overview:
9054 """""""""
9055
9056 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9057
9058 Arguments:
9059 """"""""""
9060
9061 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9062 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9063 source file name, and the last argument is the line number.
9064
9065 Semantics:
9066 """"""""""
9067
9068 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9069 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9070 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9071 ignored by code generation and optimization.
9072
9073 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9075
9076 Syntax:
9077 """""""
9078
9079 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9080 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9081 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9082 '``0``'.
9083
9084 ::
9085
9086       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9087       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9088       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9089       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9090       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9091
9092 Overview:
9093 """""""""
9094
9095 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9096
9097 Arguments:
9098 """"""""""
9099
9100 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9101 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9102 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9103 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9104
9105 Semantics:
9106 """"""""""
9107
9108 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9109 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9110 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9111 generation and optimization.
9112
9113 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9115
9116 Syntax:
9117 """""""
9118
9119 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9120 any integer bit width.
9121
9122 ::
9123
9124       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9125       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9126       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9127       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9128       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9129
9130 Overview:
9131 """""""""
9132
9133 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9134
9135 Arguments:
9136 """"""""""
9137
9138 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9139 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9140 global string which is the source file name, and the last argument is
9141 the line number. It returns the value of the first argument.
9142
9143 Semantics:
9144 """"""""""
9145
9146 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9147 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9148 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9149 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9150
9151 '``llvm.trap``' Intrinsic
9152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9153
9154 Syntax:
9155 """""""
9156
9157 ::
9158
9159       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9160
9161 Overview:
9162 """""""""
9163
9164 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9165
9166 Arguments:
9167 """"""""""
9168
9169 None.
9170
9171 Semantics:
9172 """"""""""
9173
9174 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9175 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9176 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9177
9178 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9180
9181 Syntax:
9182 """""""
9183
9184 ::
9185
9186       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9187
9188 Overview:
9189 """""""""
9190
9191 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9192
9193 Arguments:
9194 """"""""""
9195
9196 None.
9197
9198 Semantics:
9199 """"""""""
9200
9201 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9202 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9203 debugger.
9204
9205 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9207
9208 Syntax:
9209 """""""
9210
9211 ::
9212
9213       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9214
9215 Overview:
9216 """""""""
9217
9218 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9219 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9220 is placed on the stack before local variables.
9221
9222 Arguments:
9223 """"""""""
9224
9225 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9226 The first argument is the value loaded from the stack guard
9227 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9228 enough space to hold the value of the guard.
9229
9230 Semantics:
9231 """"""""""
9232
9233 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9234 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9235 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9236 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9237 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9238 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9239 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9240
9241 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9243
9244 Syntax:
9245 """""""
9246
9247 ::
9248
9249       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9250
9251 Overview:
9252 """""""""
9253
9254 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9255 created stack protector and if they are not equal calls the
9256 ``__stack_chk_fail()`` function.
9257
9258 Arguments:
9259 """"""""""
9260
9261 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9262 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9263
9264 Semantics:
9265 """"""""""
9266
9267 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9268 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9269 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9270
9271 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9272 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9273 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9274 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9275 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9276 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9277 codegen after the tail call decision has occurred.
9278
9279 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9281
9282 Syntax:
9283 """""""
9284
9285 ::
9286
9287       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9288       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9289
9290 Overview:
9291 """""""""
9292
9293 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9294 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9295 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9296 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9297 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9298 other object.
9299
9300 Arguments:
9301 """"""""""
9302
9303 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9304 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9305 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9306 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9307 only accepts constants.
9308
9309 Semantics:
9310 """"""""""
9311
9312 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9313 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9314 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9315 on the ``min`` argument).
9316
9317 '``llvm.expect``' Intrinsic
9318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9319
9320 Syntax:
9321 """""""
9322
9323 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9324 integer bit width.
9325
9326 ::
9327
9328       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9329       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9330       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9331
9332 Overview:
9333 """""""""
9334
9335 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9336 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9337
9338 Arguments:
9339 """"""""""
9340
9341 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9342 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9343 constant value, variables are not allowed.
9344
9345 Semantics:
9346 """"""""""
9347
9348 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9349
9350 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9352
9353 Syntax:
9354 """""""
9355
9356 ::
9357
9358       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9359
9360 Overview:
9361 """""""""
9362
9363 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9364 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9365
9366 Arguments:
9367 """"""""""
9368
9369 None.
9370
9371 Semantics:
9372 """"""""""
9373
9374 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9375 by codegen.
9376
9377 Stack Map Intrinsics
9378 --------------------
9379
9380 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9381 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9382 are described in :doc:`StackMaps`.