[MemCpyOpt] Turn memcpy from just-memset'd source into memset.
[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 that 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. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variable definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliases can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`, an opening
639 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
640
641 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
642 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
643 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
644 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
645 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
646 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
647 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
648 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
649 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
650
651 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
652 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
653 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
654 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
655 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
656 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
657 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
658 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
659 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
660
661 The first basic block in a function is special in two ways: it is
662 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
663 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
664 the entry block of a function). Because the block can have no
665 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
666
667 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
668 target supports it, it will emit functions to the section specified.
669 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
670
671 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
672 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
673 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
674 is specified, the function is forced to have at least that much
675 alignment. All alignments must be a power of 2.
676
677 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
678 be significant and two identical functions can be merged.
679
680 Syntax::
681
682     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
683            [cconv] [ret attrs]
684            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
685            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
686            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant] { ... }
687
688 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
689 argument is of the following form
690
691 Syntax::
692
693    <type> [parameter Attrs] [name]
694
695
696 .. _langref_aliases:
697
698 Aliases
699 -------
700
701 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
702 are just a new symbol and metadata for an existing position.
703
704 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
705 constant expression.
706
707 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
708 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
709 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
710
711 Syntax::
712
713     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
714
715 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
716 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
717 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
718
719 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
720 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
721 to the same content.
722
723 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
724 some can only be checked when producing an object file:
725
726 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
727   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
728
729 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
730   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
731   object file.
732
733 * No global value in the expression can be a declaration, since that
734   would require a relocation, which is not possible.
735
736 .. _langref_comdats:
737
738 Comdats
739 -------
740
741 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
742
743 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
744 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
745 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
746 aliasee computes to, if any.
747
748 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
749 choose between keys in two different object files.
750
751 Syntax::
752
753     $<Name> = comdat SelectionKind
754
755 The selection kind must be one of the following:
756
757 ``any``
758     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
759 ``exactmatch``
760     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
761     same data.
762 ``largest``
763     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
764 ``noduplicates``
765     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
766 ``samesize``
767     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
768     same amount of data.
769
770 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
771 ``any`` as a selection kind.
772
773 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
774 the COMDAT key's section is the largest:
775
776 .. code-block:: llvm
777
778    $foo = comdat largest
779    @foo = global i32 2, comdat($foo)
780
781    define void @bar() comdat($foo) {
782      ret void
783    }
784
785 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
786 the global name:
787
788 .. code-block:: llvm
789
790   $foo = comdat any
791   @foo = global i32 2, comdat
792
793
794 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
795 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
796 and another COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
798 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
799
800 There are some restrictions on the properties of the global object.
801 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
802 targeting COFF.
803 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
804 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
805 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
806 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
807 if a collision occurs in the symbol table.
808
809 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
810 For example:
811
812 .. code-block:: llvm
813
814    $foo = comdat any
815    $bar = comdat any
816    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
817    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
818
819 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
820 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
821 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
822 sections.
823
824 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
825 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
826 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
827
828 .. _namedmetadatastructure:
829
830 Named Metadata
831 --------------
832
833 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
834 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
835 operands for a named metadata.
836
837 Syntax::
838
839     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
840     !0 = !{!"zero"}
841     !1 = !{!"one"}
842     !2 = !{!"two"}
843     ; A named metadata.
844     !name = !{!0, !1, !2}
845
846 .. _paramattrs:
847
848 Parameter Attributes
849 --------------------
850
851 The return type and each parameter of a function type may have a set of
852 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
853 used to communicate additional information about the result or
854 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
855 of the function, not of the function type, so functions with different
856 parameter attributes can have the same function type.
857
858 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
859 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
860 For example:
861
862 .. code-block:: llvm
863
864     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
865     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
866     declare signext i8 @returns_signed_char()
867
868 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
869 ``readonly``) come immediately after the argument list.
870
871 Currently, only the following parameter attributes are defined:
872
873 ``zeroext``
874     This indicates to the code generator that the parameter or return
875     value should be zero-extended to the extent required by the target's
876     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
877     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
878 ``signext``
879     This indicates to the code generator that the parameter or return
880     value should be sign-extended to the extent required by the target's
881     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
882     the callee (for a return value).
883 ``inreg``
884     This indicates that this parameter or return value should be treated
885     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
886     a function call or return (usually, by putting it in a register as
887     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
888     two different kinds of registers). Use of this attribute is
889     target-specific.
890 ``byval``
891     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
892     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
893     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
894     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
895     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
896     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
897     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
898     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
899     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
900     values.
901
902     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
903     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
904     form and the known alignment of the pointer specified to the call
905     site. If the alignment is not specified, then the code generator
906     makes a target-specific assumption.
907
908 .. _attr_inalloca:
909
910 ``inalloca``
911
912     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
913     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
914     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
915     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
916     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
917     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
918
919     An argument allocation may be used by a call at most once because
920     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
921     used in conjunction with other attributes that affect argument
922     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
923     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
924     large aggregate return values, which means that frontend authors
925     must lower them with ``sret`` pointers.
926
927     When the call site is reached, the argument allocation must have
928     been the most recent stack allocation that is still live, or the
929     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
930     space after an argument allocation and before its call site, but it
931     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
932     <int_stackrestore>`.
933
934     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
935     attribute.
936
937 ``sret``
938     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
939     structure that is the return value of the function in the source
940     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
941     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
942     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
943     the first parameter. This is not a valid attribute for return
944     values.
945
946 ``align <n>``
947     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
948     have the specified alignment.
949
950     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
951     ``byval`` attribute.
952
953 .. _noalias:
954
955 ``noalias``
956     This indicates that objects accessed via pointer values
957     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
958     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
959     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
960     also has additional semantics described below. The caller shares the
961     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
962     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
963     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
964
965     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
966     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
967
968     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
969     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
970     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
971     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
972     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
973     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
974     storage for any other object accessible to the caller.
975
976 ``nocapture``
977     This indicates that the callee does not make any copies of the
978     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
979     attribute for return values.
980
981 .. _nest:
982
983 ``nest``
984     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
985     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
986     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
987
988 ``returned``
989     This indicates that the function always returns the argument as its return
990     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
991     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
992     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
993     the callee. The parameter and the function return type must be valid
994     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
995     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``nonnull``
998     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
999     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1000     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1001     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1002     is non-null.
1003
1004 ``dereferenceable(<n>)``
1005     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1006     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1007     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1008     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1009     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1010     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1011     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1012     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1013     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1014
1015 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1016     This indicates that the parameter or return value isn't both
1017     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1018     time.  All non-null pointers tagged with
1019     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1020     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1021     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1022     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1023     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1024     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1025     ``dereferenceable(<n>)``).  This attribute may only be applied to
1026     pointer typed parameters.
1027
1028 .. _gc:
1029
1030 Garbage Collector Strategy Names
1031 --------------------------------
1032
1033 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1034 string:
1035
1036 .. code-block:: llvm
1037
1038     define void @f() gc "name" { ... }
1039
1040 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1041 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins.  Specifying a GC
1042 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1043 named garbage collection algorithm.  Note that LLVM itself does not contain a
1044 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1045 which can interoperate with a collector provided externally.
1046
1047 .. _prefixdata:
1048
1049 Prefix Data
1050 -----------
1051
1052 Prefix data is data associated with a function which the code
1053 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1054 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1055 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1056 available through the function pointer while still allowing the
1057 function pointer to be called.
1058
1059 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1060 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1061 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1062 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1063 with a single ``i32``,
1064
1065 .. code-block:: llvm
1066
1067     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1068
1069 The prefix data can be referenced as,
1070
1071 .. code-block:: llvm
1072
1073     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1074     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1075     %b = load i32, i32* %a
1076
1077 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1078 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1079 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1080 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1081 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1082 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1083 data.
1084
1085 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1086 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1087 optimizers but will not be emitted in the object file.
1088
1089 .. _prologuedata:
1090
1091 Prologue Data
1092 -------------
1093
1094 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1095 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1096 function hot-patching and instrumentation.
1097
1098 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1099 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1100 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1101 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1102 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1103 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1104 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1105 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1106
1107 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1108 which encodes the ``nop`` instruction:
1109
1110 .. code-block:: llvm
1111
1112     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1113
1114 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1115 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1116 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1117
1118 .. code-block:: llvm
1119
1120     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1121
1122     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1123
1124 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1125 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1126 optimizers but will not be emitted in the object file.
1127
1128 .. _attrgrp:
1129
1130 Attribute Groups
1131 ----------------
1132
1133 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1134 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1135 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1136 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1137 group will capture the important command line flags used to build that file.
1138
1139 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1140 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1141 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1142 different groups are merged.
1143
1144 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1145 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1146
1147 .. code-block:: llvm
1148
1149    ; Target-independent attributes:
1150    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1151
1152    ; Target-dependent attributes:
1153    attributes #1 = { "no-sse" }
1154
1155    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1156    define void @f() #0 #1 { ... }
1157
1158 .. _fnattrs:
1159
1160 Function Attributes
1161 -------------------
1162
1163 Function attributes are set to communicate additional information about
1164 a function. Function attributes are considered to be part of the
1165 function, not of the function type, so functions with different function
1166 attributes can have the same function type.
1167
1168 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1169 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1170 example:
1171
1172 .. code-block:: llvm
1173
1174     define void @f() noinline { ... }
1175     define void @f() alwaysinline { ... }
1176     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1177     define void @f() optsize { ... }
1178
1179 ``alignstack(<n>)``
1180     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1181     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1182     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1183     parentheses.
1184 ``alwaysinline``
1185     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1186     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1187     inlining size threshold for this caller.
1188 ``builtin``
1189     This indicates that the callee function at a call site should be
1190     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1191     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1192     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1193     attribute.
1194 ``cold``
1195     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1196     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1197     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1198     weight.
1199 ``inlinehint``
1200     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1201     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1202     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1203     inliner.
1204 ``jumptable``
1205     This attribute indicates that the function should be added to a
1206     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1207     references to this function should be replaced with a reference to the
1208     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1209     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1210     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1211     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1212 ``minsize``
1213     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1214     passes make choices that keep the code size of this function as small
1215     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1216     performance in order to minimize the size of the generated code.
1217 ``naked``
1218     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1219     function. This can have very system-specific consequences.
1220 ``nobuiltin``
1221     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1222     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1223     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1224     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1225     and on function declarations and definitions.
1226 ``noduplicate``
1227     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1228     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1229     within its parent function, but may not be duplicated within
1230     its parent function.
1231
1232     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1233     be an inlining candidate, provided that the call is not
1234     duplicated by inlining. That implies that the function has
1235     internal linkage and only has one call site, so the original
1236     call is dead after inlining.
1237 ``noimplicitfloat``
1238     This attributes disables implicit floating point instructions.
1239 ``noinline``
1240     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1241     function in any situation. This attribute may not be used together
1242     with the ``alwaysinline`` attribute.
1243 ``nonlazybind``
1244     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1245     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1246     startup time if the function is not called during program startup.
1247 ``noredzone``
1248     This attribute indicates that the code generator should not use a
1249     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1250 ``noreturn``
1251     This function attribute indicates that the function never returns
1252     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1253     function ever does dynamically return.
1254 ``nounwind``
1255     This function attribute indicates that the function never raises an
1256     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1257     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1258     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1259     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1260     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1261 ``optnone``
1262     This function attribute indicates that the function is not optimized
1263     by any optimization or code generator passes with the
1264     exception of interprocedural optimization passes.
1265     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1266     attribute; this attribute is also incompatible
1267     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1268
1269     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1270     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1271     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1272     candidates for inlining into the body of this function.
1273 ``optsize``
1274     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1275     passes make choices that keep the code size of this function low,
1276     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1277     long as they do not significantly impact runtime performance.
1278 ``readnone``
1279     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1280     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1281     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1282     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1283     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1284     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1285     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1286     the ``C++`` exception throwing methods.
1287
1288     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1289     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1290     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1291 ``readonly``
1292     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1293     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1294     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1295     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1296     state that may be set in the caller. A readonly function always
1297     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1298     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1299     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1300     methods.
1301
1302     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1303     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1304     the pointer points to.
1305 ``returns_twice``
1306     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1307     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1308     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1309     functions.
1310 ``sanitize_address``
1311     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1312     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1313 ``sanitize_memory``
1314     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1315     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1316 ``sanitize_thread``
1317     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1318     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1319 ``ssp``
1320     This attribute indicates that the function should emit a stack
1321     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1322     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1323     return from the function to see if it has been overwritten. A
1324     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1325     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1326
1327     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1328     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1329     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1330       ``ssp-buffer-size``.
1331
1332     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1333     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1334
1335     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1336     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1337     function will have an ``ssp`` attribute.
1338 ``sspreq``
1339     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1340     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1341     attribute.
1342
1343     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1344     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1345     The specific layout rules are:
1346
1347     #. Large arrays and structures containing large arrays
1348        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1349     #. Small arrays and structures containing small arrays
1350        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1351     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1352        protector.
1353
1354     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1355     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1356     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1357     an ``sspreq`` attribute.
1358 ``sspstrong``
1359     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1360     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1361     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1362     will enable protectors for functions with:
1363
1364     - Arrays of any size and type
1365     - Aggregates containing an array of any size and type.
1366     - Calls to alloca().
1367     - Local variables that have had their address taken.
1368
1369     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1370     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1371     The specific layout rules are:
1372
1373     #. Large arrays and structures containing large arrays
1374        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1375     #. Small arrays and structures containing small arrays
1376        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1377     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1378        protector.
1379
1380     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1381
1382     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1383     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1384     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1385 ``"thunk"``
1386     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1387     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1388     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1389     match the thunk target prototype.
1390 ``uwtable``
1391     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1392     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1393     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1394     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1395     units.
1396
1397 .. _moduleasm:
1398
1399 Module-Level Inline Assembly
1400 ----------------------------
1401
1402 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1403 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1404 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1405 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1406
1407 .. code-block:: llvm
1408
1409     module asm "inline asm code goes here"
1410     module asm "more can go here"
1411
1412 The strings can contain any character by escaping non-printable
1413 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1414 two digit hex code for the number.
1415
1416 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1417 assembly code is generated.
1418
1419 .. _langref_datalayout:
1420
1421 Data Layout
1422 -----------
1423
1424 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1425 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1426 simply:
1427
1428 .. code-block:: llvm
1429
1430     target datalayout = "layout specification"
1431
1432 The *layout specification* consists of a list of specifications
1433 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1434 with a letter and may include other information after the letter to
1435 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1436 as follows:
1437
1438 ``E``
1439     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1440     the bits with the most significance have the lowest address
1441     location.
1442 ``e``
1443     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1444     is, the bits with the least significance have the lowest address
1445     location.
1446 ``S<size>``
1447     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1448     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1449     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1450     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1451     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1452     alignment promotions.
1453 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1454     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1455     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1456     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1457     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1458     in the range [1,2^23).
1459 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1460     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1461     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1462 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1463     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1464     ``<size>``.
1465 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1466     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1467     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1468     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1469     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1470     targets.
1471 ``a:<abi>:<pref>``
1472     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1473 ``m:<mangling>``
1474     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1475     options are
1476
1477     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1478     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1479     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1480       symbols get a ``_`` prefix.
1481     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1482       functions also get a suffix based on the frame size.
1483 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1484     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1485     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1486     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1487     this set are considered to support most general arithmetic operations
1488     efficiently.
1489
1490 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1491 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1492 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1493
1494 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1495 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1496 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1497 specifications are given in this list:
1498
1499 -  ``E`` - big endian
1500 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1501 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1502    same as the default address space.
1503 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1504 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1505 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1506 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1507 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1508 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1509    alignment of 64-bits
1510 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1511 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1512 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1513 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1514 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1515 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1516 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1517
1518 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1519 following rules:
1520
1521 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1522    that specification is used.
1523 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1524    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1525    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1526    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1527    given the default specifications above, the i7 type will use the
1528    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1529    alignment of i64 (largest specified).
1530 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1531    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1532    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1533    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1534
1535 The function of the data layout string may not be what you expect.
1536 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1537 the code generator should use.
1538
1539 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1540 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1541 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1542 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1543 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1544 don't specify the string, the default specifications will be used to
1545 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1546 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1547 these default specifications.
1548
1549 .. _langref_triple:
1550
1551 Target Triple
1552 -------------
1553
1554 A module may specify a target triple string that describes the target
1555 host. The syntax for the target triple is simply:
1556
1557 .. code-block:: llvm
1558
1559     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1560
1561 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1562 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1563
1564 ::
1565
1566     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1567     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1568
1569 This information is passed along to the backend so that it generates
1570 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1571 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1572
1573 .. _pointeraliasing:
1574
1575 Pointer Aliasing Rules
1576 ----------------------
1577
1578 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1579 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1580 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1581 to the following rules:
1582
1583 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1584    value it is *based* on.
1585 -  An address of a global variable is associated with the address range
1586    of the variable's storage.
1587 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1588    address range of the allocated storage.
1589 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1590    address.
1591 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1592    a function not defined within LLVM may be associated with address
1593    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1594    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1595    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1596
1597 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1598 following rules:
1599
1600 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1601    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1602 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1603    ``bitcast``.
1604 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1605    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1606    the pointer's value.
1607 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1608
1609 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1610 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1611
1612 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1613 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1614 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1615 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1616 alignment of the store.
1617
1618 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1619 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1620 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1621 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1622 alias analysis.
1623
1624 .. _volatile:
1625
1626 Volatile Memory Accesses
1627 ------------------------
1628
1629 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1630 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1631 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1632 volatile operations or change their order of execution relative to other
1633 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1634 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1635 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1636
1637 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1638 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1639 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1640 target-legal volatile load/store instructions.
1641
1642 .. admonition:: Rationale
1643
1644  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1645  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1646  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1647  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1648  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1649  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1650  do not violate the frontend's contract with the language.
1651
1652 .. _memmodel:
1653
1654 Memory Model for Concurrent Operations
1655 --------------------------------------
1656
1657 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1658 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1659 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1660 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1661
1662 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1663
1664 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1665 that
1666
1667 -  Is a superset of single-thread program order, and
1668 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1669    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1670    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1671    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1672    Constraints <ordering>`).
1673
1674 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1675 between a thread and signals executing inside that thread.
1676
1677 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1678 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1679 (defined) write operations (store instructions, atomic
1680 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1681 section, initialized globals are considered to have a write of the
1682 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1683 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1684 may see any write to the same byte, except:
1685
1686 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1687    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1688    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1689 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1690    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1691
1692 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1693
1694 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1695    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1696    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1697    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1698    synchronization.)
1699 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1700    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1701 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1702    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1703 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1704    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1705    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1706    constraints on how the choice is made.
1707 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1708
1709 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1710 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1711 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1712 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1713 than one instruction to read the series of bytes.
1714
1715 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1716 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1717 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1718 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1719 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1720 from an address, introducing a store can change a load that may see
1721 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1722
1723 .. _ordering:
1724
1725 Atomic Memory Ordering Constraints
1726 ----------------------------------
1727
1728 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1729 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1730 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1731 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1732 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1733 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1734 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1735 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1736 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1737 differently since they don't take an address. See that instruction's
1738 documentation for details.
1739
1740 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1741 :doc:`Atomics`.
1742
1743 ``unordered``
1744     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1745     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1746     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1747     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1748     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1749     to make them atomic in any interesting way.
1750 ``monotonic``
1751     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1752     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1753     address. All modification orders must be compatible with the
1754     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1755     orders can be combined to a global total order for the whole program
1756     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1757     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1758     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1759     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1760     happens before another atomic read of the same address, the later
1761     read must see the same value or a later value in the address's
1762     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1763     stronger) operations on the same address. If an address is written
1764     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1765     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1766     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1767     ``memory_order_relaxed``.
1768 ``acquire``
1769     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1770     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1771     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1772 ``release``
1773     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1774     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1775     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1776     complete description; see the C++0x definition of a release
1777     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1778     ``memory_order_release``.
1779 ``acq_rel`` (acquire+release)
1780     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1781     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1782 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1783     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1784     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1785     writes), there is a global total order on all
1786     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1787     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1788     modification orders of all the affected addresses. Each
1789     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1790     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1791     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1792
1793 .. _singlethread:
1794
1795 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1796 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1797 other operations running in the same thread (for example, in signal
1798 handlers).
1799
1800 .. _fastmath:
1801
1802 Fast-Math Flags
1803 ---------------
1804
1805 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1806 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1807 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can be set to enable
1808 otherwise unsafe floating point operations
1809
1810 ``nnan``
1811    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1812    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1813    NaNs, but the value of the result is undefined.
1814
1815 ``ninf``
1816    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1817    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1818    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1819
1820 ``nsz``
1821    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1822    argument or result as insignificant.
1823
1824 ``arcp``
1825    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1826    argument rather than perform division.
1827
1828 ``fast``
1829    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1830    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1831    flag implies all the others.
1832
1833 .. _uselistorder:
1834
1835 Use-list Order Directives
1836 -------------------------
1837
1838 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1839 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1840 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1841 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1842
1843 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1844 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1845 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1846
1847 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1848 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1849 function's scope.
1850
1851 :Syntax:
1852
1853 ::
1854
1855     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1856     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1857
1858 :Examples:
1859
1860 ::
1861
1862     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1863     entry:
1864       ; ... instructions ...
1865     bb:
1866       ; ... instructions ...
1867
1868       ; At function scope.
1869       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1870       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1871     }
1872
1873     ; At global scope.
1874     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1875     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1876     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1877     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1878
1879 .. _typesystem:
1880
1881 Type System
1882 ===========
1883
1884 The LLVM type system is one of the most important features of the
1885 intermediate representation. Being typed enables a number of
1886 optimizations to be performed on the intermediate representation
1887 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1888 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1889 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1890 not feasible to perform on normal three address code representations.
1891
1892 .. _t_void:
1893
1894 Void Type
1895 ---------
1896
1897 :Overview:
1898
1899
1900 The void type does not represent any value and has no size.
1901
1902 :Syntax:
1903
1904
1905 ::
1906
1907       void
1908
1909
1910 .. _t_function:
1911
1912 Function Type
1913 -------------
1914
1915 :Overview:
1916
1917
1918 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1919 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1920 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1921 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1922
1923 :Syntax:
1924
1925 ::
1926
1927       <returntype> (<parameter list>)
1928
1929 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1930 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1931 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1932 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1933 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1934 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1935
1936 :Examples:
1937
1938 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1939 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1940 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1941 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1942 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1943 | ``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. |
1944 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1945 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1946 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1947
1948 .. _t_firstclass:
1949
1950 First Class Types
1951 -----------------
1952
1953 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1954 Values of these types are the only ones which can be produced by
1955 instructions.
1956
1957 .. _t_single_value:
1958
1959 Single Value Types
1960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1961
1962 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1963
1964 .. _t_integer:
1965
1966 Integer Type
1967 """"""""""""
1968
1969 :Overview:
1970
1971 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1972 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1973 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1974
1975 :Syntax:
1976
1977 ::
1978
1979       iN
1980
1981 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1982 value.
1983
1984 Examples:
1985 *********
1986
1987 +----------------+------------------------------------------------+
1988 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1989 +----------------+------------------------------------------------+
1990 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1991 +----------------+------------------------------------------------+
1992 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1993 +----------------+------------------------------------------------+
1994
1995 .. _t_floating:
1996
1997 Floating Point Types
1998 """"""""""""""""""""
1999
2000 .. list-table::
2001    :header-rows: 1
2002
2003    * - Type
2004      - Description
2005
2006    * - ``half``
2007      - 16-bit floating point value
2008
2009    * - ``float``
2010      - 32-bit floating point value
2011
2012    * - ``double``
2013      - 64-bit floating point value
2014
2015    * - ``fp128``
2016      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2017
2018    * - ``x86_fp80``
2019      -  80-bit floating point value (X87)
2020
2021    * - ``ppc_fp128``
2022      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2023
2024 X86_mmx Type
2025 """"""""""""
2026
2027 :Overview:
2028
2029 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2030 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2031 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2032 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2033 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2034 of this type.
2035
2036 :Syntax:
2037
2038 ::
2039
2040       x86_mmx
2041
2042
2043 .. _t_pointer:
2044
2045 Pointer Type
2046 """"""""""""
2047
2048 :Overview:
2049
2050 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2051 commonly used to reference objects in memory.
2052
2053 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2054 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2055 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2056 are target-specific.
2057
2058 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2059 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2060
2061 :Syntax:
2062
2063 ::
2064
2065       <type> *
2066
2067 :Examples:
2068
2069 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2070 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2071 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2072 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2073 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2074 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2075 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2076
2077 .. _t_vector:
2078
2079 Vector Type
2080 """""""""""
2081
2082 :Overview:
2083
2084 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2085 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2086 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2087 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2088 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2089
2090 :Syntax:
2091
2092 ::
2093
2094       < <# elements> x <elementtype> >
2095
2096 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2097 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2098 of size zero are not allowed.
2099
2100 :Examples:
2101
2102 +-------------------+--------------------------------------------------+
2103 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2104 +-------------------+--------------------------------------------------+
2105 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2106 +-------------------+--------------------------------------------------+
2107 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2108 +-------------------+--------------------------------------------------+
2109 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2110 +-------------------+--------------------------------------------------+
2111
2112 .. _t_label:
2113
2114 Label Type
2115 ^^^^^^^^^^
2116
2117 :Overview:
2118
2119 The label type represents code labels.
2120
2121 :Syntax:
2122
2123 ::
2124
2125       label
2126
2127 .. _t_metadata:
2128
2129 Metadata Type
2130 ^^^^^^^^^^^^^
2131
2132 :Overview:
2133
2134 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2135 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2136
2137 :Syntax:
2138
2139 ::
2140
2141       metadata
2142
2143 .. _t_aggregate:
2144
2145 Aggregate Types
2146 ^^^^^^^^^^^^^^^
2147
2148 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2149 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2150 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2151 aggregate types.
2152
2153 .. _t_array:
2154
2155 Array Type
2156 """"""""""
2157
2158 :Overview:
2159
2160 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2161 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2162 elements) and an underlying data type.
2163
2164 :Syntax:
2165
2166 ::
2167
2168       [<# elements> x <elementtype>]
2169
2170 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2171 be any type with a size.
2172
2173 :Examples:
2174
2175 +------------------+--------------------------------------+
2176 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2177 +------------------+--------------------------------------+
2178 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2179 +------------------+--------------------------------------+
2180 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2181 +------------------+--------------------------------------+
2182
2183 Here are some examples of multidimensional arrays:
2184
2185 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2186 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2187 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2188 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2189 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2190 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2191 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2192
2193 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2194 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2195 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2196 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2197 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2198 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2199 example.
2200
2201 .. _t_struct:
2202
2203 Structure Type
2204 """"""""""""""
2205
2206 :Overview:
2207
2208 The structure type is used to represent a collection of data members
2209 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2210 a size.
2211
2212 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2213 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2214 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2215 '``insertvalue``' instructions.
2216
2217 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2218 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2219 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2220 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2221 required to match what the underlying code generator expects.
2222
2223 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2224 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2225 identified types are always defined at the top level with a name.
2226 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2227 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2228 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2229
2230 :Syntax:
2231
2232 ::
2233
2234       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2235       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2236
2237 :Examples:
2238
2239 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2240 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2241 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2242 | ``{ 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``.  |
2243 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2244 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2245 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2246
2247 .. _t_opaque:
2248
2249 Opaque Structure Types
2250 """"""""""""""""""""""
2251
2252 :Overview:
2253
2254 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2255 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2256 notion of a forward declared structure.
2257
2258 :Syntax:
2259
2260 ::
2261
2262       %X = type opaque
2263       %52 = type opaque
2264
2265 :Examples:
2266
2267 +--------------+-------------------+
2268 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2269 +--------------+-------------------+
2270
2271 .. _constants:
2272
2273 Constants
2274 =========
2275
2276 LLVM has several different basic types of constants. This section
2277 describes them all and their syntax.
2278
2279 Simple Constants
2280 ----------------
2281
2282 **Boolean constants**
2283     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2284     of the ``i1`` type.
2285 **Integer constants**
2286     Standard integers (such as '4') are constants of the
2287     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2288     integer types.
2289 **Floating point constants**
2290     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2291     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2292     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2293     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2294     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2295     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2296     point <t_floating>` type.
2297 **Null pointer constants**
2298     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2299     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2300
2301 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2302 floating point constants. For example, the form
2303 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2304 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2305 constants are required (and the only time that they are generated by the
2306 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2307 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2308 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2309 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2310 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2311
2312 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2313 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2314 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2315 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2316 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2317 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2318 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2319 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2320 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2321 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2322 will only work if they match the long double format on your target.
2323 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2324 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2325 (sign bit at the left).
2326
2327 There are no constants of type x86_mmx.
2328
2329 .. _complexconstants:
2330
2331 Complex Constants
2332 -----------------
2333
2334 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2335 constants and smaller complex constants.
2336
2337 **Structure constants**
2338     Structure constants are represented with notation similar to
2339     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2340     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2341     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2342     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2343     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2344     must match those specified by the type.
2345 **Array constants**
2346     Array constants are represented with notation similar to array type
2347     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2348     square brackets (``[]``)). For example:
2349     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2350     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2351     match those specified by the type. As a special case, character array
2352     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2353     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2354 **Vector constants**
2355     Vector constants are represented with notation similar to vector
2356     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2357     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2358     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2359     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2360     elements must match those specified by the type.
2361 **Zero initialization**
2362     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2363     value to zero of *any* type, including scalar and
2364     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2365     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2366     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2367 **Metadata node**
2368     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2369     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2370     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2371     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2372     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2373     information such as debug info.
2374
2375 Global Variable and Function Addresses
2376 --------------------------------------
2377
2378 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2379 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2380 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2381 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2382 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2383 file:
2384
2385 .. code-block:: llvm
2386
2387     @X = global i32 17
2388     @Y = global i32 42
2389     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2390
2391 .. _undefvalues:
2392
2393 Undefined Values
2394 ----------------
2395
2396 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2397 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2398 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2399 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2400
2401 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2402 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2403 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2404 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2405
2406 .. code-block:: llvm
2407
2408       %A = add %X, undef
2409       %B = sub %X, undef
2410       %C = xor %X, undef
2411     Safe:
2412       %A = undef
2413       %B = undef
2414       %C = undef
2415
2416 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2417 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2418
2419 .. code-block:: llvm
2420
2421       %A = or %X, undef
2422       %B = and %X, undef
2423     Safe:
2424       %A = -1
2425       %B = 0
2426     Unsafe:
2427       %A = undef
2428       %B = undef
2429
2430 These logical operations have bits that are not always affected by the
2431 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2432 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2433 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2434 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2435 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2436 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2437 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2438 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2439
2440 .. code-block:: llvm
2441
2442       %A = select undef, %X, %Y
2443       %B = select undef, 42, %Y
2444       %C = select %X, %Y, undef
2445     Safe:
2446       %A = %X     (or %Y)
2447       %B = 42     (or %Y)
2448       %C = %Y
2449     Unsafe:
2450       %A = undef
2451       %B = undef
2452       %C = undef
2453
2454 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2455 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2456 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2457 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2458 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2459 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2460 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2461
2462 .. code-block:: llvm
2463
2464       %A = xor undef, undef
2465
2466       %B = undef
2467       %C = xor %B, %B
2468
2469       %D = undef
2470       %E = icmp slt %D, 4
2471       %F = icmp gte %D, 4
2472
2473     Safe:
2474       %A = undef
2475       %B = undef
2476       %C = undef
2477       %D = undef
2478       %E = undef
2479       %F = undef
2480
2481 This example points out that two '``undef``' operands are not
2482 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2483 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2484 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2485 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2486 its value over its "live range". This is true because the variable
2487 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2488 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2489 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2490 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2491 uses with" concept would not hold.
2492
2493 .. code-block:: llvm
2494
2495       %A = fdiv undef, %X
2496       %B = fdiv %X, undef
2497     Safe:
2498       %A = undef
2499     b: unreachable
2500
2501 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2502 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2503 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2504 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2505 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2506 However, in the second example, we can make a more aggressive
2507 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2508 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2509 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2510 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2511 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2512 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2513
2514 .. code-block:: llvm
2515
2516     a:  store undef -> %X
2517     b:  store %X -> undef
2518     Safe:
2519     a: <deleted>
2520     b: unreachable
2521
2522 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2523 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2524 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2525 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2526 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2527
2528 .. _poisonvalues:
2529
2530 Poison Values
2531 -------------
2532
2533 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2534 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2535 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2536 that results in undefined behavior.
2537
2538 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2539 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2540 the ``nsw`` flag.
2541
2542 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2543
2544 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2545 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2546    their dynamic predecessor basic block.
2547 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2548    in the dynamic callers of their functions.
2549 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2550    instructions that dynamically transfer control back to them.
2551 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2552    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2553    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2554 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2555    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2556    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2557    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2558 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2559    most recent preceding instruction with externally visible side
2560    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2561    operations <volatile>`.)
2562 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2563    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2564    multiple successors and the instruction is always executed when
2565    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2566    when control is transferred to another.
2567 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2568    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2569    be different if the terminator had transferred control to a different
2570    successor.
2571 -  Dependence is transitive.
2572
2573 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2574 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2575 on a poison value has undefined behavior.
2576
2577 Here are some examples:
2578
2579 .. code-block:: llvm
2580
2581     entry:
2582       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2583       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2584       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2585       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2586
2587       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2588       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2589
2590       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2591
2592       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2593       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2594       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2595       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2596
2597       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2598       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2599
2600     true:
2601       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2602                                            ; it has undefined behavior.
2603       br label %end
2604
2605     end:
2606       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2607                                            ; Both edges into this PHI are
2608                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2609                                            ; always results in a poison value.
2610
2611       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2612                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2613                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2614
2615       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2616                                            ; The same branch again, but this time the
2617                                            ; true block doesn't have side effects.
2618
2619     second_true:
2620       ; No side effects!
2621       ret void
2622
2623     second_end:
2624       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2625                                            ; on the store in %end. Also, it is
2626                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2627                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2628                                            ; behavior in this example).
2629
2630 .. _blockaddress:
2631
2632 Addresses of Basic Blocks
2633 -------------------------
2634
2635 ``blockaddress(@function, %block)``
2636
2637 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2638 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2639 Taking the address of the entry block is illegal.
2640
2641 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2642 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2643 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2644 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2645 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2646 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2647 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2648 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2649 instruction.
2650
2651 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2652 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2653
2654 .. _constantexprs:
2655
2656 Constant Expressions
2657 --------------------
2658
2659 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2660 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2661 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2662 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2663 The following is the syntax for constant expressions:
2664
2665 ``trunc (CST to TYPE)``
2666     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2667     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2668 ``zext (CST to TYPE)``
2669     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2670     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2671 ``sext (CST to TYPE)``
2672     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2673     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2674 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2675     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2676     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2677     must be floating point.
2678 ``fpext (CST to TYPE)``
2679     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2680     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2681     floating point.
2682 ``fptoui (CST to TYPE)``
2683     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2684     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2685     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2686     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2687     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2688 ``fptosi (CST to TYPE)``
2689     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2690     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2691     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2692     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2693     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2694 ``uitofp (CST to TYPE)``
2695     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2696     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2697     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2698     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2699     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2700 ``sitofp (CST to TYPE)``
2701     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2702     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2703     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2704     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2705     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2706 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2707     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2708     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2709     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2710     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2711 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2712     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2713     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2714     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2715     This one is *really* dangerous!
2716 ``bitcast (CST to TYPE)``
2717     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2718     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2719     instruction <i_bitcast>`.
2720 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2721     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2722     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2723     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2724 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2725     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2726     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2727     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2728     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2729 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2730     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2731 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2732     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2733 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2734     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2735 ``extractelement (VAL, IDX)``
2736     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2737     constants.
2738 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2739     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2740     constants.
2741 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2742     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2743     constants.
2744 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2745     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2746     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2747     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2748     least one index value must be specified.
2749 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2750     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2751     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2752     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2753     value must be specified.
2754 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2755     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2756     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2757     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2758     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2759     operations on floating point values are allowed).
2760
2761 Other Values
2762 ============
2763
2764 .. _inlineasmexprs:
2765
2766 Inline Assembler Expressions
2767 ----------------------------
2768
2769 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2770 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2771 value represents the inline assembler as a string (containing the
2772 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2773 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2774 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2775 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2776 assembler expression is:
2777
2778 .. code-block:: llvm
2779
2780     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2781
2782 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2783 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2784 Thus, typically we have:
2785
2786 .. code-block:: llvm
2787
2788     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2789
2790 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2791 marked as having side effects. This is done through the use of the
2792 '``sideeffect``' keyword, like so:
2793
2794 .. code-block:: llvm
2795
2796     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2797
2798 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2799 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2800 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2801 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2802 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2803 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2804
2805 .. code-block:: llvm
2806
2807     call void asm alignstack "eieio", ""()
2808
2809 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2810 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2811 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2812 the only supported dialects. An example is:
2813
2814 .. code-block:: llvm
2815
2816     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2817
2818 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2819 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2820 keyword last.
2821
2822 Inline Asm Metadata
2823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2824
2825 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2826 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2827 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2828 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2829 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2830 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2831 it. For example:
2832
2833 .. code-block:: llvm
2834
2835     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2836     ...
2837     !42 = !{ i32 1234567 }
2838
2839 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2840 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2841 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2842 occurs on.
2843
2844 .. _metadata:
2845
2846 Metadata
2847 ========
2848
2849 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2850 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2851 code generator. One example application of metadata is source-level
2852 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2853
2854 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2855 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2856
2857 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2858
2859 .. _metadata-string:
2860
2861 Metadata Nodes and Metadata Strings
2862 -----------------------------------
2863
2864 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2865 contain any character by escaping non-printable characters with
2866 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2867 "``!"test\00"``".
2868
2869 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2870 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2871 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2872 their operand. For example:
2873
2874 .. code-block:: llvm
2875
2876     !{ !"test\00", i32 10}
2877
2878 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
2879
2880 .. code-block:: llvm
2881
2882     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
2883
2884 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
2885 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
2886 when metadata operands change.
2887
2888 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2889 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2890 example:
2891
2892 .. code-block:: llvm
2893
2894     !foo = !{!4, !3}
2895
2896 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2897 function is using two metadata arguments:
2898
2899 .. code-block:: llvm
2900
2901     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2902
2903 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2904 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2905
2906 .. code-block:: llvm
2907
2908     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2909
2910 More information about specific metadata nodes recognized by the
2911 optimizers and code generator is found below.
2912
2913 .. _specialized-metadata:
2914
2915 Specialized Metadata Nodes
2916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2917
2918 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
2919 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
2920 order.
2921
2922 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
2923 metadata nodes are related to debug info.
2924
2925 .. _DICompileUnit:
2926
2927 DICompileUnit
2928 """""""""""""
2929
2930 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit.  The ``enums:``,
2931 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
2932 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
2933 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
2934 references to them from instructions).
2935
2936 .. code-block:: llvm
2937
2938     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
2939                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
2940                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
2941                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
2942                         globals: !5, imports: !6)
2943
2944 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
2945 specific compilation unit.  File descriptors are defined using this scope.
2946 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``.  They
2947 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
2948 entities (declarations and namespaces).
2949
2950 .. _DIFile:
2951
2952 DIFile
2953 """"""
2954
2955 ``DIFile`` nodes represent files.  The ``filename:`` can include slashes.
2956
2957 .. code-block:: llvm
2958
2959     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
2960
2961 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
2962 for ``file:`` fields.
2963
2964 .. _DIBasicType:
2965
2966 DIBasicType
2967 """""""""""
2968
2969 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
2970 ``float``.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
2971
2972 .. code-block:: llvm
2973
2974     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
2975                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
2976     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
2977
2978 The ``encoding:`` describes the details of the type.  Usually it's one of the
2979 following:
2980
2981 .. code-block:: llvm
2982
2983   DW_ATE_address       = 1
2984   DW_ATE_boolean       = 2
2985   DW_ATE_float         = 4
2986   DW_ATE_signed        = 5
2987   DW_ATE_signed_char   = 6
2988   DW_ATE_unsigned      = 7
2989   DW_ATE_unsigned_char = 8
2990
2991 .. _DISubroutineType:
2992
2993 DISubroutineType
2994 """"""""""""""""
2995
2996 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types.  Their ``types:`` field
2997 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
2998 types of the formal arguments in order.  If the first operand is ``null``, that
2999 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3000
3001 .. code-block:: llvm
3002
3003     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3004     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3005     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3006
3007 .. _DIDerivedType:
3008
3009 DIDerivedType
3010 """""""""""""
3011
3012 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3013 qualified types.
3014
3015 .. code-block:: llvm
3016
3017     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3018                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3019     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3020                         align: 32)
3021
3022 The following ``tag:`` values are valid:
3023
3024 .. code-block:: llvm
3025
3026   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3027   DW_TAG_member             = 13
3028   DW_TAG_pointer_type       = 15
3029   DW_TAG_reference_type     = 16
3030   DW_TAG_typedef            = 22
3031   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3032   DW_TAG_const_type         = 38
3033   DW_TAG_volatile_type      = 53
3034   DW_TAG_restrict_type      = 55
3035
3036 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3037 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`.  The type of the member
3038 is the ``baseType:``.  The ``offset:`` is the member's bit offset.
3039 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3040 argument of a subprogram.
3041
3042 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3043
3044 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3045 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3046 ``baseType:``.
3047
3048 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3049
3050 .. _DICompositeType:
3051
3052 DICompositeType
3053 """""""""""""""
3054
3055 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3056 structures and unions.  ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3057
3058 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3059 identifier used for type merging between modules.  When specified, other types
3060 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3061 <metadata-string>` that matches their identifier.
3062
3063 .. code-block:: llvm
3064
3065     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3066     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3067     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3068     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3069                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3070                           elements: !{!0, !1, !2})
3071
3072 The following ``tag:`` values are valid:
3073
3074 .. code-block:: llvm
3075
3076   DW_TAG_array_type       = 1
3077   DW_TAG_class_type       = 2
3078   DW_TAG_enumeration_type = 4
3079   DW_TAG_structure_type   = 19
3080   DW_TAG_union_type       = 23
3081   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3082   DW_TAG_inheritance      = 28
3083
3084
3085 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3086 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3087 level of indexing.  The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3088 array type is a native packed vector.
3089
3090 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3091 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3092 value for the set.  All enumeration type descriptors are collected in the
3093 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3094
3095 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3096 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3097 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3098
3099 .. _DISubrange:
3100
3101 DISubrange
3102 """"""""""
3103
3104 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3105 :ref:`DICompositeType`.  ``count: -1`` indicates an empty array.
3106
3107 .. code-block:: llvm
3108
3109     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3110     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3111     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3112
3113 .. _DIEnumerator:
3114
3115 DIEnumerator
3116 """"""""""""
3117
3118 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3119 variants of :ref:`DICompositeType`.
3120
3121 .. code-block:: llvm
3122
3123     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3124     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3125     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3126
3127 DITemplateTypeParameter
3128 """""""""""""""""""""""
3129
3130 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3131 language constructs.  They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3132 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3133
3134 .. code-block:: llvm
3135
3136     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3137
3138 DITemplateValueParameter
3139 """"""""""""""""""""""""
3140
3141 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3142 language constructs.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3143 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3144 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``.  They are used (optionally) in
3145 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3146
3147 .. code-block:: llvm
3148
3149     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3150
3151 DINamespace
3152 """""""""""
3153
3154 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3155
3156 .. code-block:: llvm
3157
3158     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3159
3160 DIGlobalVariable
3161 """"""""""""""""
3162
3163 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3164
3165 .. code-block:: llvm
3166
3167     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3168                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3169                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3170                            declaration: !4)
3171
3172 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3173 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3174
3175 .. _DISubprogram:
3176
3177 DISubprogram
3178 """"""""""""
3179
3180 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language.  The
3181 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3182 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR.  The
3183 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3184
3185 .. code-block:: llvm
3186
3187     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3188                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3189                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3190                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3191                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3192                        function: void ()* @_Z3foov,
3193                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3194
3195 .. _DILexicalBlock:
3196
3197 DILexicalBlock
3198 """"""""""""""
3199
3200 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3201 <DISubprogram>`.  The line number and column numbers are used to dinstinguish
3202 two lexical blocks at same depth.  They are valid targets for ``scope:``
3203 fields.
3204
3205 .. code-block:: llvm
3206
3207     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3208
3209 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3210 operands.
3211
3212 .. _DILexicalBlockFile:
3213
3214 DILexicalBlockFile
3215 """"""""""""""""""
3216
3217 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3218 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`.  The ``file:`` field can be changed to
3219 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3220 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3221
3222 .. code-block:: llvm
3223
3224     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3225     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3226     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3227
3228 .. _DILocation:
3229
3230 DILocation
3231 """"""""""
3232
3233 ``DILocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
3234 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3235 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3236
3237 .. code-block:: llvm
3238
3239     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3240
3241 .. _DILocalVariable:
3242
3243 DILocalVariable
3244 """""""""""""""
3245
3246 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language.
3247 Instead of ``DW_TAG_variable``, they use LLVM-specific fake tags to
3248 discriminate between local variables (``DW_TAG_auto_variable``) and subprogram
3249 arguments (``DW_TAG_arg_variable``).  In the latter case, the ``arg:`` field
3250 specifies the argument position, and this variable will be included in the
3251 ``variables:`` field of its :ref:`DISubprogram`.
3252
3253 .. code-block:: llvm
3254
3255     !0 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "this", arg: 0,
3256                           scope: !3, file: !2, line: 7, type: !3,
3257                           flags: DIFlagArtificial)
3258     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "x", arg: 1,
3259                           scope: !4, file: !2, line: 7, type: !3)
3260     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_auto_variable, name: "y",
3261                           scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3262
3263 DIExpression
3264 """"""""""""
3265
3266 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences.  They are used in
3267 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3268 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3269 variable.
3270
3271 The current supported vocabulary is limited:
3272
3273 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3274 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3275 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3276   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3277
3278 .. code-block:: llvm
3279
3280     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3281     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3282     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3283     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3284
3285 DIObjCProperty
3286 """"""""""""""
3287
3288 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3289
3290 .. code-block:: llvm
3291
3292     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3293                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3294
3295 DIImportedEntity
3296 """"""""""""""""
3297
3298 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3299 compile unit.
3300
3301 .. code-block:: llvm
3302
3303    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3304                           entity: !1, line: 7)
3305
3306 '``tbaa``' Metadata
3307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3308
3309 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3310 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3311 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3312 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3313 custom alias analysis behavior for other languages.
3314
3315 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3316 to three fields, e.g.:
3317
3318 .. code-block:: llvm
3319
3320     !0 = !{ !"an example type tree" }
3321     !1 = !{ !"int", !0 }
3322     !2 = !{ !"float", !0 }
3323     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3324
3325 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3326 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3327 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3328 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3329 common names.
3330
3331 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3332 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3333 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3334 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3335 from multiple front-ends is handled conservatively.
3336
3337 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3338 indicates that the type is "constant" (meaning
3339 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3340 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3341
3342 '``tbaa.struct``' Metadata
3343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3344
3345 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
3346 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
3347 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
3348 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
3349 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
3350 of the aggregate.
3351
3352 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
3353 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
3354
3355 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
3356 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
3357 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
3358 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
3359 its tbaa tag. e.g.:
3360
3361 .. code-block:: llvm
3362
3363     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
3364
3365 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
3366 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
3367 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
3368
3369 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
3370 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
3371 does not carry useful data and need not be preserved.
3372
3373 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
3374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3375
3376 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
3377 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
3378 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
3379 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
3380 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
3381 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
3382 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
3383 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
3384 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
3385 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
3386 alias.
3387
3388 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
3389 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
3390 string then it can be combined accross functions and translation units. A
3391 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
3392 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
3393
3394 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
3395 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
3396 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
3397 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
3398 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
3399 optionally be provided as a third list entry.
3400
3401 For example,
3402
3403 .. code-block:: llvm
3404
3405     ; Two scope domains:
3406     !0 = !{!0}
3407     !1 = !{!1}
3408
3409     ; Some scopes in these domains:
3410     !2 = !{!2, !0}
3411     !3 = !{!3, !0}
3412     !4 = !{!4, !1}
3413
3414     ; Some scope lists:
3415     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
3416     !6 = !{!4, !3, !2}
3417     !7 = !{!3}
3418
3419     ; These two instructions don't alias:
3420     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3421     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
3422
3423     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
3424     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
3425     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3426     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
3427
3428     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
3429     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3430     ; !alias.scope list):
3431     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
3432     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3433
3434 '``fpmath``' Metadata
3435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3436
3437 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3438 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3439 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3440 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3441 it. ULP is defined as follows:
3442
3443     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3444     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3445     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3446     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3447     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3448
3449 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3450 number representing the maximum relative error, for example:
3451
3452 .. code-block:: llvm
3453
3454     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3455
3456 .. _range-metadata:
3457
3458 '``range``' Metadata
3459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3460
3461 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3462 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3463 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3464 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3465 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3466 pair. Each pair has the following properties:
3467
3468 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3469 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3470 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3471 -  The range is allowed to wrap.
3472 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3473    ``a!=b``.
3474
3475 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3476 they must be non-contiguous.
3477
3478 Examples:
3479
3480 .. code-block:: llvm
3481
3482       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3483       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3484       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3485       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3486              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3487     ...
3488     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3489     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3490     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3491     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3492
3493 '``llvm.loop``'
3494 ^^^^^^^^^^^^^^^
3495
3496 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3497 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3498 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3499 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3500 specified with the name ``llvm.loop``.
3501
3502 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3503 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3504 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3505 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3506 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3507 constructs:
3508
3509 .. code-block:: llvm
3510
3511     !0 = !{!0}
3512     !1 = !{!1}
3513
3514 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3515 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3516 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3517 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3518
3519 .. code-block:: llvm
3520
3521       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3522     ...
3523     !0 = !{!0, !1}
3524     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3525
3526 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3528
3529 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3530 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3531 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3532 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3533 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3534 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3535 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3536 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3537 in determining the safety of these transformations.
3538
3539 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3541
3542 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3543 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3544 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3545 example:
3546
3547 .. code-block:: llvm
3548
3549    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3550
3551 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3552 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3553 then the interleave count will be determined automatically.
3554
3555 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3557
3558 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3559 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3560 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3561 0 disables vectorization:
3562
3563 .. code-block:: llvm
3564
3565    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3566    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3567
3568 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3570
3571 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3572 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3573 operand is an integer specifying the width. For example:
3574
3575 .. code-block:: llvm
3576
3577    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3578
3579 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3580 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3581 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3582 determined automatically.
3583
3584 '``llvm.loop.unroll``'
3585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3586
3587 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3588 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3589 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3590 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3591 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3592 optimizer believes it is safe to do so.
3593
3594 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3596
3597 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3598 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3599 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3600 example:
3601
3602 .. code-block:: llvm
3603
3604    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3605
3606 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3607 will be partially unrolled.
3608
3609 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3611
3612 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3613 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3614
3615 .. code-block:: llvm
3616
3617    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3618
3619 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
3620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3621
3622 This metadata either disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
3623 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``.  For example:
3624
3625 .. code-block:: llvm
3626
3627    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
3628
3629 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3631
3632 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3633 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3634 For example:
3635
3636 .. code-block:: llvm
3637
3638    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3639
3640 '``llvm.mem``'
3641 ^^^^^^^^^^^^^^^
3642
3643 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3644 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3645
3646 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3648
3649 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
3650 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
3651 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
3652 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
3653 with the same loop identifier.
3654
3655 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
3656 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
3657 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
3658 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
3659 ``L2``.
3660
3661 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
3662 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
3663 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
3664 loop.
3665
3666 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
3667 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
3668 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail
3669 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
3670 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
3671 insert new memory instructions into the loop body).
3672
3673 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3674 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3675 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3676
3677 .. code-block:: llvm
3678
3679    for.body:
3680      ...
3681      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3682      ...
3683      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3684      ...
3685      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3686
3687    for.end:
3688    ...
3689    !0 = !{!0}
3690
3691 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3692 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3693 the loop identifier metadata node directly:
3694
3695 .. code-block:: llvm
3696
3697    outer.for.body:
3698      ...
3699      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3700      ...
3701      br label %inner.for.body
3702
3703    inner.for.body:
3704      ...
3705      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3706      ...
3707      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3708      ...
3709      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3710
3711    inner.for.end:
3712      ...
3713      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3714      ...
3715      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3716
3717    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3718    ...
3719    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3720    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3721    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3722
3723 '``llvm.bitsets``'
3724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3725
3726 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
3727 :doc:`bitsets <BitSets>`.
3728
3729 Module Flags Metadata
3730 =====================
3731
3732 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3733 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3734 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3735 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3736 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3737 look it up.
3738
3739 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3740 Each triplet has the following form:
3741
3742 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3743    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3744    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3745    described below.
3746 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3747    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3748    including entries with the **Require** behavior).
3749 -  The third element is the value of the flag.
3750
3751 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3752 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3753 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3754 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3755 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3756 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3757
3758 The following behaviors are supported:
3759
3760 .. list-table::
3761    :header-rows: 1
3762    :widths: 10 90
3763
3764    * - Value
3765      - Behavior
3766
3767    * - 1
3768      - **Error**
3769            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3770            is that of the operands.
3771
3772    * - 2
3773      - **Warning**
3774            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3775            operand for the flag from the first module being linked.
3776
3777    * - 3
3778      - **Require**
3779            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3780            specified value after linking is performed. The value must be a
3781            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3782            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3783            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3784            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3785            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3786
3787    * - 4
3788      - **Override**
3789            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3790            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3791            differ, an error will be emitted.
3792
3793    * - 5
3794      - **Append**
3795            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3796
3797    * - 6
3798      - **AppendUnique**
3799            Appends the two values, which are required to be metadata
3800            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3801            during the append operation.
3802
3803 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3804 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3805 value) or **Override**.
3806
3807 An example of module flags:
3808
3809 .. code-block:: llvm
3810
3811     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3812     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3813     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3814     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3815       !{
3816         !"foo", i32 1
3817       }
3818     }
3819     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3820
3821 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3822    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3823    values are not equal.
3824
3825 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3826    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3827    '37'.
3828
3829 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3830    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3831    warning if their values are not equal.
3832
3833 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3834
3835    ::
3836
3837        !{ !"foo", i32 1 }
3838
3839    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3840    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3841    performed.
3842
3843 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3844 ----------------------------------------------------
3845
3846 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3847 collection in a special section called "image info". The metadata
3848 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3849 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3850 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3851 be merged rather than appended together.
3852
3853 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3854 following key-value pairs:
3855
3856 .. list-table::
3857    :header-rows: 1
3858    :widths: 30 70
3859
3860    * - Key
3861      - Value
3862
3863    * - ``Objective-C Version``
3864      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3865
3866    * - ``Objective-C Image Info Version``
3867      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3868        always 0.
3869
3870    * - ``Objective-C Image Info Section``
3871      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3872        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3873        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3874        Objective-C ABI version 2.
3875
3876    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3877      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3878        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3879        collection supported.
3880
3881    * - ``Objective-C GC Only``
3882      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3883        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3884        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3885
3886 Some important flag interactions:
3887
3888 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3889    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3890    2, then the resulting module has the
3891    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3892 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3893    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3894
3895 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3896 --------------------------------------------
3897
3898 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3899 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3900 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3901 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3902
3903 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3904 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3905 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3906 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3907 list of metadata strings defining linker options.
3908
3909 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3910 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3911 framework::
3912
3913     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3914        !{
3915           !{ !"-lz" },
3916           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3917     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3918
3919 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3920 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3921 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3922 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3923 assembly writer or object file emitter.
3924
3925 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3926 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3927 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3928
3929 C type width Module Flags Metadata
3930 ----------------------------------
3931
3932 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3933 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3934 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3935 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3936 width.
3937
3938 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3939 flags metadata, using the following key-value pairs:
3940
3941 .. list-table::
3942    :header-rows: 1
3943    :widths: 30 70
3944
3945    * - Key
3946      - Value
3947
3948    * - short_wchar
3949      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3950        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3951
3952    * - short_enum
3953      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3954        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3955          represent all of its values.
3956
3957 For example, the following metadata section specifies that the module was
3958 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3959 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3960
3961     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3962     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3963     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3964
3965 .. _intrinsicglobalvariables:
3966
3967 Intrinsic Global Variables
3968 ==========================
3969
3970 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3971 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3972 All globals of this sort should have a section specified as
3973 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3974 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3975
3976 .. _gv_llvmused:
3977
3978 The '``llvm.used``' Global Variable
3979 -----------------------------------
3980
3981 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3982 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3983 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3984 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3985 use of it is:
3986
3987 .. code-block:: llvm
3988
3989     @X = global i8 4
3990     @Y = global i32 123
3991
3992     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3993        i8* @X,
3994        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3995     ], section "llvm.metadata"
3996
3997 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3998 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3999 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4000 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4001 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4002 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4003 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4004
4005 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4006 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4007 molesting the symbol.
4008
4009 .. _gv_llvmcompilerused:
4010
4011 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4012 --------------------------------------------
4013
4014 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4015 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4016 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4017 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4018 by ``@llvm.used``.
4019
4020 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4021 and should not be exposed to source languages.
4022
4023 .. _gv_llvmglobalctors:
4024
4025 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4026 -------------------------------------------
4027
4028 .. code-block:: llvm
4029
4030     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4031     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4032
4033 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4034 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4035 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4036 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4037 functions with the same priority is not defined.
4038
4039 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4040 or function, the initializer function will only run if the associated
4041 data from the current module is not discarded.
4042
4043 .. _llvmglobaldtors:
4044
4045 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4046 -------------------------------------------
4047
4048 .. code-block:: llvm
4049
4050     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4051     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4052
4053 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4054 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4055 The functions referenced by this array will be called in descending
4056 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4057 order of functions with the same priority is not defined.
4058
4059 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4060 or function, the destructor function will only run if the associated
4061 data from the current module is not discarded.
4062
4063 Instruction Reference
4064 =====================
4065
4066 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4067 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4068 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4069 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4070 :ref:`other instructions <otherops>`.
4071
4072 .. _terminators:
4073
4074 Terminator Instructions
4075 -----------------------
4076
4077 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4078 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4079 block should be executed after the current block is finished. These
4080 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4081 control flow, not values (the one exception being the
4082 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4083
4084 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4085 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4086 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4087 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4088
4089 .. _i_ret:
4090
4091 '``ret``' Instruction
4092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4093
4094 Syntax:
4095 """""""
4096
4097 ::
4098
4099       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4100       ret void                 ; Return from void function
4101
4102 Overview:
4103 """""""""
4104
4105 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4106 a value) from a function back to the caller.
4107
4108 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4109 value and then causes control flow, and one that just causes control
4110 flow to occur.
4111
4112 Arguments:
4113 """"""""""
4114
4115 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4116 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4117 class <t_firstclass>`' type.
4118
4119 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4120 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4121 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4122 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4123 value.
4124
4125 Semantics:
4126 """"""""""
4127
4128 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4129 the calling function's context. If the caller is a
4130 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4131 instruction after the call. If the caller was an
4132 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4133 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4134 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4135 value.
4136
4137 Example:
4138 """"""""
4139
4140 .. code-block:: llvm
4141
4142       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4143       ret void                        ; Return from a void function
4144       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4145
4146 .. _i_br:
4147
4148 '``br``' Instruction
4149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4150
4151 Syntax:
4152 """""""
4153
4154 ::
4155
4156       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4157       br label <dest>          ; Unconditional branch
4158
4159 Overview:
4160 """""""""
4161
4162 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4163 different basic block in the current function. There are two forms of
4164 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4165 unconditional branch.
4166
4167 Arguments:
4168 """"""""""
4169
4170 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4171 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4172 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4173
4174 Semantics:
4175 """"""""""
4176
4177 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4178 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4179 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4180 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4181
4182 Example:
4183 """"""""
4184
4185 .. code-block:: llvm
4186
4187     Test:
4188       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4189       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4190     IfEqual:
4191       ret i32 1
4192     IfUnequal:
4193       ret i32 0
4194
4195 .. _i_switch:
4196
4197 '``switch``' Instruction
4198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4199
4200 Syntax:
4201 """""""
4202
4203 ::
4204
4205       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4206
4207 Overview:
4208 """""""""
4209
4210 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4211 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4212 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4213 destinations.
4214
4215 Arguments:
4216 """"""""""
4217
4218 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4219 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4220 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4221 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4222
4223 Semantics:
4224 """"""""""
4225
4226 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4227 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4228 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4229 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4230 to the default destination.
4231
4232 Implementation:
4233 """""""""""""""
4234
4235 Depending on properties of the target machine and the particular
4236 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4237 different ways. For example, it could be generated as a series of
4238 chained conditional branches or with a lookup table.
4239
4240 Example:
4241 """"""""
4242
4243 .. code-block:: llvm
4244
4245      ; Emulate a conditional br instruction
4246      %Val = zext i1 %value to i32
4247      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4248
4249      ; Emulate an unconditional br instruction
4250      switch i32 0, label %dest [ ]
4251
4252      ; Implement a jump table:
4253      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4254                                          i32 1, label %onone
4255                                          i32 2, label %ontwo ]
4256
4257 .. _i_indirectbr:
4258
4259 '``indirectbr``' Instruction
4260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4261
4262 Syntax:
4263 """""""
4264
4265 ::
4266
4267       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4268
4269 Overview:
4270 """""""""
4271
4272 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4273 label within the current function, whose address is specified by
4274 "``address``". Address must be derived from a
4275 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4276
4277 Arguments:
4278 """"""""""
4279
4280 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4281 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4282 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4283 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4284
4285 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4286 accurate understanding of the CFG.
4287
4288 Semantics:
4289 """"""""""
4290
4291 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4292 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4293 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4294 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4295
4296 Implementation:
4297 """""""""""""""
4298
4299 This is typically implemented with a jump through a register.
4300
4301 Example:
4302 """"""""
4303
4304 .. code-block:: llvm
4305
4306      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4307
4308 .. _i_invoke:
4309
4310 '``invoke``' Instruction
4311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4312
4313 Syntax:
4314 """""""
4315
4316 ::
4317
4318       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4319                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4320
4321 Overview:
4322 """""""""
4323
4324 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4325 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4326 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4327 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4328 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4329 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4330 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4331 nearest "exception" label.
4332
4333 The '``exception``' label is a `landing
4334 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4335 '``exception``' label is required to have the
4336 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4337 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4338 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4339 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4340 instruction, so that the important information contained within the
4341 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
4342
4343 Arguments:
4344 """"""""""
4345
4346 This instruction requires several arguments:
4347
4348 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
4349    convention <callingconv>` the call should use. If none is
4350    specified, the call defaults to using C calling conventions.
4351 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
4352    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
4353    are valid here.
4354 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
4355    function value being invoked. In most cases, this is a direct
4356    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
4357    branching off an arbitrary pointer to function value.
4358 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
4359    function to be invoked.
4360 #. '``function args``': argument list whose types match the function
4361    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
4362    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
4363    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
4364    extra arguments can be specified.
4365 #. '``normal label``': the label reached when the called function
4366    executes a '``ret``' instruction.
4367 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
4368    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
4369    mechanism.
4370 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
4371    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
4372    attributes are valid here.
4373
4374 Semantics:
4375 """"""""""
4376
4377 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
4378 instruction in most regards. The primary difference is that it
4379 establishes an association with a label, which is used by the runtime
4380 library to unwind the stack.
4381
4382 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
4383 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
4384 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
4385 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
4386
4387 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
4388 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
4389 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
4390 return value is available.
4391
4392 Example:
4393 """"""""
4394
4395 .. code-block:: llvm
4396
4397       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
4398                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4399       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
4400                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4401
4402 .. _i_resume:
4403
4404 '``resume``' Instruction
4405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4406
4407 Syntax:
4408 """""""
4409
4410 ::
4411
4412       resume <type> <value>
4413
4414 Overview:
4415 """""""""
4416
4417 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
4418 successors.
4419
4420 Arguments:
4421 """"""""""
4422
4423 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
4424 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
4425 function.
4426
4427 Semantics:
4428 """"""""""
4429
4430 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
4431 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
4432 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
4433
4434 Example:
4435 """"""""
4436
4437 .. code-block:: llvm
4438
4439       resume { i8*, i32 } %exn
4440
4441 .. _i_unreachable:
4442
4443 '``unreachable``' Instruction
4444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4445
4446 Syntax:
4447 """""""
4448
4449 ::
4450
4451       unreachable
4452
4453 Overview:
4454 """""""""
4455
4456 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4457 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4458 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4459 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4460
4461 Semantics:
4462 """"""""""
4463
4464 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4465
4466 .. _binaryops:
4467
4468 Binary Operations
4469 -----------------
4470
4471 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4472 They require two operands of the same type, execute an operation on
4473 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4474 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4475 result value has the same type as its operands.
4476
4477 There are several different binary operators:
4478
4479 .. _i_add:
4480
4481 '``add``' Instruction
4482 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4483
4484 Syntax:
4485 """""""
4486
4487 ::
4488
4489       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4490       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4491       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4492       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4493
4494 Overview:
4495 """""""""
4496
4497 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4498
4499 Arguments:
4500 """"""""""
4501
4502 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4503 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4504 arguments must have identical types.
4505
4506 Semantics:
4507 """"""""""
4508
4509 The value produced is the integer sum of the two operands.
4510
4511 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4512 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4513 the result.
4514
4515 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4516 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4517
4518 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4519 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4520 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4521 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4522
4523 Example:
4524 """"""""
4525
4526 .. code-block:: llvm
4527
4528       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4529
4530 .. _i_fadd:
4531
4532 '``fadd``' Instruction
4533 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4534
4535 Syntax:
4536 """""""
4537
4538 ::
4539
4540       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4541
4542 Overview:
4543 """""""""
4544
4545 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4546
4547 Arguments:
4548 """"""""""
4549
4550 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4551 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4552 Both arguments must have identical types.
4553
4554 Semantics:
4555 """"""""""
4556
4557 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4558 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4559 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4560 optimizations:
4561
4562 Example:
4563 """"""""
4564
4565 .. code-block:: llvm
4566
4567       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4568
4569 '``sub``' Instruction
4570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4571
4572 Syntax:
4573 """""""
4574
4575 ::
4576
4577       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4578       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4579       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4580       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4581
4582 Overview:
4583 """""""""
4584
4585 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4586
4587 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4588 instruction present in most other intermediate representations.
4589
4590 Arguments:
4591 """"""""""
4592
4593 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4594 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4595 arguments must have identical types.
4596
4597 Semantics:
4598 """"""""""
4599
4600 The value produced is the integer difference of the two operands.
4601
4602 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4603 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4604 the result.
4605
4606 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4607 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4608
4609 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4610 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4611 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4612 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4613
4614 Example:
4615 """"""""
4616
4617 .. code-block:: llvm
4618
4619       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4620       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4621
4622 .. _i_fsub:
4623
4624 '``fsub``' Instruction
4625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4626
4627 Syntax:
4628 """""""
4629
4630 ::
4631
4632       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4633
4634 Overview:
4635 """""""""
4636
4637 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4638
4639 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4640 instruction present in most other intermediate representations.
4641
4642 Arguments:
4643 """"""""""
4644
4645 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4646 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4647 Both arguments must have identical types.
4648
4649 Semantics:
4650 """"""""""
4651
4652 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4653 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4654 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4655 unsafe floating point optimizations:
4656
4657 Example:
4658 """"""""
4659
4660 .. code-block:: llvm
4661
4662       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4663       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4664
4665 '``mul``' Instruction
4666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4667
4668 Syntax:
4669 """""""
4670
4671 ::
4672
4673       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4674       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4675       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4676       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4677
4678 Overview:
4679 """""""""
4680
4681 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4682
4683 Arguments:
4684 """"""""""
4685
4686 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4687 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4688 arguments must have identical types.
4689
4690 Semantics:
4691 """"""""""
4692
4693 The value produced is the integer product of the two operands.
4694
4695 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4696 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4697 bit width of the result.
4698
4699 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4700 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4701 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4702 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4703 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4704 product.
4705
4706 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4707 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4708 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4709 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4710
4711 Example:
4712 """"""""
4713
4714 .. code-block:: llvm
4715
4716       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4717
4718 .. _i_fmul:
4719
4720 '``fmul``' Instruction
4721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4722
4723 Syntax:
4724 """""""
4725
4726 ::
4727
4728       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4729
4730 Overview:
4731 """""""""
4732
4733 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4734
4735 Arguments:
4736 """"""""""
4737
4738 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4739 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4740 Both arguments must have identical types.
4741
4742 Semantics:
4743 """"""""""
4744
4745 The value produced is the floating point product of the two operands.
4746 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4747 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4748 unsafe floating point optimizations:
4749
4750 Example:
4751 """"""""
4752
4753 .. code-block:: llvm
4754
4755       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4756
4757 '``udiv``' Instruction
4758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4759
4760 Syntax:
4761 """""""
4762
4763 ::
4764
4765       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4766       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4767
4768 Overview:
4769 """""""""
4770
4771 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4772
4773 Arguments:
4774 """"""""""
4775
4776 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4777 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4778 arguments must have identical types.
4779
4780 Semantics:
4781 """"""""""
4782
4783 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4784
4785 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4786 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4787
4788 Division by zero leads to undefined behavior.
4789
4790 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4791 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4792 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4793
4794 Example:
4795 """"""""
4796
4797 .. code-block:: llvm
4798
4799       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4800
4801 '``sdiv``' Instruction
4802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4803
4804 Syntax:
4805 """""""
4806
4807 ::
4808
4809       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4810       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4811
4812 Overview:
4813 """""""""
4814
4815 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4816
4817 Arguments:
4818 """"""""""
4819
4820 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4821 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4822 arguments must have identical types.
4823
4824 Semantics:
4825 """"""""""
4826
4827 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4828 rounded towards zero.
4829
4830 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4831 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4832
4833 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4834 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4835 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4836
4837 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4838 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4839
4840 Example:
4841 """"""""
4842
4843 .. code-block:: llvm
4844
4845       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4846
4847 .. _i_fdiv:
4848
4849 '``fdiv``' Instruction
4850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4851
4852 Syntax:
4853 """""""
4854
4855 ::
4856
4857       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4858
4859 Overview:
4860 """""""""
4861
4862 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4863
4864 Arguments:
4865 """"""""""
4866
4867 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4868 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4869 Both arguments must have identical types.
4870
4871 Semantics:
4872 """"""""""
4873
4874 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4875 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4876 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4877 unsafe floating point optimizations:
4878
4879 Example:
4880 """"""""
4881
4882 .. code-block:: llvm
4883
4884       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4885
4886 '``urem``' Instruction
4887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4888
4889 Syntax:
4890 """""""
4891
4892 ::
4893
4894       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4895
4896 Overview:
4897 """""""""
4898
4899 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4900 division of its two arguments.
4901
4902 Arguments:
4903 """"""""""
4904
4905 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4906 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4907 arguments must have identical types.
4908
4909 Semantics:
4910 """"""""""
4911
4912 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4913 This instruction always performs an unsigned division to get the
4914 remainder.
4915
4916 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4917 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4918
4919 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4920
4921 Example:
4922 """"""""
4923
4924 .. code-block:: llvm
4925
4926       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4927
4928 '``srem``' Instruction
4929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4930
4931 Syntax:
4932 """""""
4933
4934 ::
4935
4936       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4937
4938 Overview:
4939 """""""""
4940
4941 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4942 division of its two operands. This instruction can also take
4943 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4944 must be integers.
4945
4946 Arguments:
4947 """"""""""
4948
4949 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4950 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4951 arguments must have identical types.
4952
4953 Semantics:
4954 """"""""""
4955
4956 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4957 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4958 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4959 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4960 difference, see `The Math
4961 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4962 table of how this is implemented in various languages, please see
4963 `Wikipedia: modulo
4964 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4965
4966 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4967 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4968
4969 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4970 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4971 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4972 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4973 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4974 result of the division and the remainder.)
4975
4976 Example:
4977 """"""""
4978
4979 .. code-block:: llvm
4980
4981       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4982
4983 .. _i_frem:
4984
4985 '``frem``' Instruction
4986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4987
4988 Syntax:
4989 """""""
4990
4991 ::
4992
4993       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4994
4995 Overview:
4996 """""""""
4997
4998 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4999 its two operands.
5000
5001 Arguments:
5002 """"""""""
5003
5004 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5005 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5006 Both arguments must have identical types.
5007
5008 Semantics:
5009 """"""""""
5010
5011 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5012 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5013 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5014 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5015
5016 Example:
5017 """"""""
5018
5019 .. code-block:: llvm
5020
5021       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5022
5023 .. _bitwiseops:
5024
5025 Bitwise Binary Operations
5026 -------------------------
5027
5028 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5029 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5030 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5031 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5032 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5033
5034 '``shl``' Instruction
5035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5036
5037 Syntax:
5038 """""""
5039
5040 ::
5041
5042       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5043       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5044       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5045       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5046
5047 Overview:
5048 """""""""
5049
5050 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
5051 a specified number of bits.
5052
5053 Arguments:
5054 """"""""""
5055
5056 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
5057 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5058 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5059
5060 Semantics:
5061 """"""""""
5062
5063 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
5064 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
5065 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
5066 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
5067 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
5068 in ``op2``.
5069
5070 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5071 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
5072 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5073 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
5074 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
5075 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
5076 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
5077
5078 Example:
5079 """"""""
5080
5081 .. code-block:: llvm
5082
5083       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
5084       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
5085       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
5086       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
5087       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
5088
5089 '``lshr``' Instruction
5090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5091
5092 Syntax:
5093 """""""
5094
5095 ::
5096
5097       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5098       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5099
5100 Overview:
5101 """""""""
5102
5103 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
5104 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
5105
5106 Arguments:
5107 """"""""""
5108
5109 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
5110 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5111 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5112
5113 Semantics:
5114 """"""""""
5115
5116 This instruction always performs a logical shift right operation. The
5117 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
5118 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5119 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5120 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5121 corresponding shift amount in ``op2``.
5122
5123 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
5124 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5125 non-zero.
5126
5127 Example:
5128 """"""""
5129
5130 .. code-block:: llvm
5131
5132       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5133       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5134       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5135       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
5136       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
5137       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
5138
5139 '``ashr``' Instruction
5140 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5141
5142 Syntax:
5143 """""""
5144
5145 ::
5146
5147       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5148       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5149
5150 Overview:
5151 """""""""
5152
5153 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
5154 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
5155 extension.
5156
5157 Arguments:
5158 """"""""""
5159
5160 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
5161 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5162 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5163
5164 Semantics:
5165 """"""""""
5166
5167 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
5168 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
5169 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5170 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5171 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5172 corresponding shift amount in ``op2``.
5173
5174 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
5175 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5176 non-zero.
5177
5178 Example:
5179 """"""""
5180
5181 .. code-block:: llvm
5182
5183       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5184       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5185       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5186       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
5187       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
5188       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
5189
5190 '``and``' Instruction
5191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5192
5193 Syntax:
5194 """""""
5195
5196 ::
5197
5198       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5199
5200 Overview:
5201 """""""""
5202
5203 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
5204 operands.
5205
5206 Arguments:
5207 """"""""""
5208
5209 The two arguments to the '``and``' instruction must be
5210 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5211 arguments must have identical types.
5212
5213 Semantics:
5214 """"""""""
5215
5216 The truth table used for the '``and``' instruction is:
5217
5218 +-----+-----+-----+
5219 | In0 | In1 | Out |
5220 +-----+-----+-----+
5221 |   0 |   0 |   0 |
5222 +-----+-----+-----+
5223 |   0 |   1 |   0 |
5224 +-----+-----+-----+
5225 |   1 |   0 |   0 |
5226 +-----+-----+-----+
5227 |   1 |   1 |   1 |
5228 +-----+-----+-----+
5229
5230 Example:
5231 """"""""
5232
5233 .. code-block:: llvm
5234
5235       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
5236       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
5237       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
5238
5239 '``or``' Instruction
5240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5241
5242 Syntax:
5243 """""""
5244
5245 ::
5246
5247       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5248
5249 Overview:
5250 """""""""
5251
5252 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
5253 two operands.
5254
5255 Arguments:
5256 """"""""""
5257
5258 The two arguments to the '``or``' instruction must be
5259 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5260 arguments must have identical types.
5261
5262 Semantics:
5263 """"""""""
5264
5265 The truth table used for the '``or``' instruction is:
5266
5267 +-----+-----+-----+
5268 | In0 | In1 | Out |
5269 +-----+-----+-----+
5270 |   0 |   0 |   0 |
5271 +-----+-----+-----+
5272 |   0 |   1 |   1 |
5273 +-----+-----+-----+
5274 |   1 |   0 |   1 |
5275 +-----+-----+-----+
5276 |   1 |   1 |   1 |
5277 +-----+-----+-----+
5278
5279 Example:
5280 """"""""
5281
5282 ::
5283
5284       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
5285       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
5286       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5287
5288 '``xor``' Instruction
5289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5290
5291 Syntax:
5292 """""""
5293
5294 ::
5295
5296       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5297
5298 Overview:
5299 """""""""
5300
5301 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
5302 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
5303 complement" operation, which is the "~" operator in C.
5304
5305 Arguments:
5306 """"""""""
5307
5308 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
5309 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5310 arguments must have identical types.
5311
5312 Semantics:
5313 """"""""""
5314
5315 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
5316
5317 +-----+-----+-----+
5318 | In0 | In1 | Out |
5319 +-----+-----+-----+
5320 |   0 |   0 |   0 |
5321 +-----+-----+-----+
5322 |   0 |   1 |   1 |
5323 +-----+-----+-----+
5324 |   1 |   0 |   1 |
5325 +-----+-----+-----+
5326 |   1 |   1 |   0 |
5327 +-----+-----+-----+
5328
5329 Example:
5330 """"""""
5331
5332 .. code-block:: llvm
5333
5334       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
5335       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
5336       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5337       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
5338
5339 Vector Operations
5340 -----------------
5341
5342 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
5343 target-independent manner. These instructions cover the element-access
5344 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
5345 While LLVM does directly support these vector operations, many
5346 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
5347 take full advantage of a specific target.
5348
5349 .. _i_extractelement:
5350
5351 '``extractelement``' Instruction
5352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5353
5354 Syntax:
5355 """""""
5356
5357 ::
5358
5359       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
5360
5361 Overview:
5362 """""""""
5363
5364 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
5365 from a vector at a specified index.
5366
5367 Arguments:
5368 """"""""""
5369
5370 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
5371 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
5372 the position from which to extract the element. The index may be a
5373 variable of any integer type.
5374
5375 Semantics:
5376 """"""""""
5377
5378 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
5379 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
5380 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
5381
5382 Example:
5383 """"""""
5384
5385 .. code-block:: llvm
5386
5387       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
5388
5389 .. _i_insertelement:
5390
5391 '``insertelement``' Instruction
5392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5393
5394 Syntax:
5395 """""""
5396
5397 ::
5398
5399       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
5400
5401 Overview:
5402 """""""""
5403
5404 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
5405 vector at a specified index.
5406
5407 Arguments:
5408 """"""""""
5409
5410 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
5411 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
5412 type must equal the element type of the first operand. The third operand
5413 is an index indicating the position at which to insert the value. The
5414 index may be a variable of any integer type.
5415
5416 Semantics:
5417 """"""""""
5418
5419 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
5420 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
5421 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
5422 undefined.
5423
5424 Example:
5425 """"""""
5426
5427 .. code-block:: llvm
5428
5429       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
5430
5431 .. _i_shufflevector:
5432
5433 '``shufflevector``' Instruction
5434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5435
5436 Syntax:
5437 """""""
5438
5439 ::
5440
5441       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
5442
5443 Overview:
5444 """""""""
5445
5446 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
5447 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5448 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5449
5450 Arguments:
5451 """"""""""
5452
5453 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5454 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5455 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5456 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5457 same as the element type of the first two operands.
5458
5459 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5460 constant integer or undef values.
5461
5462 Semantics:
5463 """"""""""
5464
5465 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5466 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5467 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5468 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5469 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5470 only one vector.
5471
5472 Example:
5473 """"""""
5474
5475 .. code-block:: llvm
5476
5477       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5478                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5479       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5480                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5481       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5482                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5483       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5484                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5485
5486 Aggregate Operations
5487 --------------------
5488
5489 LLVM supports several instructions for working with
5490 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5491
5492 .. _i_extractvalue:
5493
5494 '``extractvalue``' Instruction
5495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5496
5497 Syntax:
5498 """""""
5499
5500 ::
5501
5502       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5503
5504 Overview:
5505 """""""""
5506
5507 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5508 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5509
5510 Arguments:
5511 """"""""""
5512
5513 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5514 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5515 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5516 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5517
5518 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5519
5520 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5521    omitted and assumed to be zero.
5522 -  At least one index must be specified.
5523 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5524
5525 Semantics:
5526 """"""""""
5527
5528 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5529 the index operands.
5530
5531 Example:
5532 """"""""
5533
5534 .. code-block:: llvm
5535
5536       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5537
5538 .. _i_insertvalue:
5539
5540 '``insertvalue``' Instruction
5541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5542
5543 Syntax:
5544 """""""
5545
5546 ::
5547
5548       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5549
5550 Overview:
5551 """""""""
5552
5553 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5554 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5555
5556 Arguments:
5557 """"""""""
5558
5559 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5560 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5561 a first-class value to insert. The following operands are constant
5562 indices indicating the position at which to insert the value in a
5563 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5564 to insert must have the same type as the value identified by the
5565 indices.
5566
5567 Semantics:
5568 """"""""""
5569
5570 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5571 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5572 indices is that of ``elt``.
5573
5574 Example:
5575 """"""""
5576
5577 .. code-block:: llvm
5578
5579       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5580       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5581       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5582
5583 .. _memoryops:
5584
5585 Memory Access and Addressing Operations
5586 ---------------------------------------
5587
5588 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5589 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5590 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5591 memory in LLVM.
5592
5593 .. _i_alloca:
5594
5595 '``alloca``' Instruction
5596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5597
5598 Syntax:
5599 """""""
5600
5601 ::
5602
5603       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5604
5605 Overview:
5606 """""""""
5607
5608 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5609 currently executing function, to be automatically released when this
5610 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5611 generic address space (address space zero).
5612
5613 Arguments:
5614 """"""""""
5615
5616 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5617 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5618 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5619 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5620 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5621 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5622 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5623 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5624 boundary compatible with the type.
5625
5626 '``type``' may be any sized type.
5627
5628 Semantics:
5629 """"""""""
5630
5631 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5632 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5633 memory is automatically released when the function returns. The
5634 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5635 variables that must have an address available. When the function returns
5636 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5637 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5638 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5639 is not specified.
5640
5641 Example:
5642 """"""""
5643
5644 .. code-block:: llvm
5645
5646       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5647       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5648       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5649       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5650
5651 .. _i_load:
5652
5653 '``load``' Instruction
5654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5655
5656 Syntax:
5657 """""""
5658
5659 ::
5660
5661       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>]
5662       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5663       !<index> = !{ i32 1 }
5664
5665 Overview:
5666 """""""""
5667
5668 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5669
5670 Arguments:
5671 """"""""""
5672
5673 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5674 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
5675 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5676 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5677 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5678 operations <volatile>`.
5679
5680 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5681 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5682 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5683 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5684 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5685 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5686 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5687 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5688 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5689 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5690 any defined semantics for atomic loads.
5691
5692 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5693 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5694 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5695 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5696 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5697 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5698 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5699 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5700
5701 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5702 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5703 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5704 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5705 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5706 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5707 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5708
5709 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5710 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5711 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5712 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5713 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5714 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
5715 but it does imply that once the location is known dereferenceable
5716 its value is henceforth unchanging.
5717
5718 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5719 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5720 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5721 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5722 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5723 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
5724 to loads of a pointer type.
5725
5726 Semantics:
5727 """"""""""
5728
5729 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5730 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5731 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5732 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5733 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5734 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5735 written using a store of the same type.
5736
5737 Examples:
5738 """""""""
5739
5740 .. code-block:: llvm
5741
5742       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5743       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5744       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
5745
5746 .. _i_store:
5747
5748 '``store``' Instruction
5749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5750
5751 Syntax:
5752 """""""
5753
5754 ::
5755
5756       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5757       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5758
5759 Overview:
5760 """""""""
5761
5762 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5763
5764 Arguments:
5765 """"""""""
5766
5767 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5768 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5769 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5770 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5771 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5772 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5773 operations <volatile>`.
5774
5775 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5776 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5777 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5778 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5779 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5780 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5781 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5782 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5783 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5784 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5785 have any defined semantics for atomic stores.
5786
5787 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5788 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5789 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5790 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5791 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5792 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5793 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5794 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5795
5796 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5797 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5798 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5799 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5800 be reused in the cache. The code generator may select special
5801 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5802 x86.
5803
5804 Semantics:
5805 """"""""""
5806
5807 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5808 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5809 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5810 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5811 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5812 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5813 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5814 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5815
5816 Example:
5817 """"""""
5818
5819 .. code-block:: llvm
5820
5821       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5822       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5823       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5824
5825 .. _i_fence:
5826
5827 '``fence``' Instruction
5828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5829
5830 Syntax:
5831 """""""
5832
5833 ::
5834
5835       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5836
5837 Overview:
5838 """""""""
5839
5840 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5841 between operations.
5842
5843 Arguments:
5844 """"""""""
5845
5846 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5847 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5848 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5849
5850 Semantics:
5851 """"""""""
5852
5853 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5854 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5855 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5856 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5857 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5858 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5859 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5860 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5861 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5862 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5863 *happens-before* edge.
5864
5865 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5866 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5867 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5868
5869 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5870 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5871 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5872
5873 Example:
5874 """"""""
5875
5876 .. code-block:: llvm
5877
5878       fence acquire                          ; yields void
5879       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5880
5881 .. _i_cmpxchg:
5882
5883 '``cmpxchg``' Instruction
5884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5885
5886 Syntax:
5887 """""""
5888
5889 ::
5890
5891       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5892
5893 Overview:
5894 """""""""
5895
5896 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5897 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5898 equal, it tries to store a new value into the memory.
5899
5900 Arguments:
5901 """"""""""
5902
5903 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5904 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5905 address, and a new value to place at that address if the compared values
5906 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5907 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5908 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5909 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5910 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5911 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5912 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5913
5914 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5915 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5916 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5917 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5918 ``release`` or ``acq_rel``.
5919
5920 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5921 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5922 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5923 respect to all other code in the system.
5924
5925 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5926 equal to the size in memory of the operand.
5927
5928 Semantics:
5929 """"""""""
5930
5931 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5932 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5933 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5934 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5935
5936 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5937 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5938 matched.
5939
5940 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5941 if the value loaded equals ``cmp``.
5942
5943 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5944 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5945 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5946
5947 Example:
5948 """"""""
5949
5950 .. code-block:: llvm
5951
5952     entry:
5953       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
5954       br label %loop
5955
5956     loop:
5957       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5958       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5959       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5960       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5961       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5962       br i1 %success, label %done, label %loop
5963
5964     done:
5965       ...
5966
5967 .. _i_atomicrmw:
5968
5969 '``atomicrmw``' Instruction
5970 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5971
5972 Syntax:
5973 """""""
5974
5975 ::
5976
5977       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5978
5979 Overview:
5980 """""""""
5981
5982 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5983
5984 Arguments:
5985 """"""""""
5986
5987 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5988 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5989 operation. The operation must be one of the following keywords:
5990
5991 -  xchg
5992 -  add
5993 -  sub
5994 -  and
5995 -  nand
5996 -  or
5997 -  xor
5998 -  max
5999 -  min
6000 -  umax
6001 -  umin
6002
6003 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6004 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6005 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6006 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6007 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6008 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6009 operations <volatile>`.
6010
6011 Semantics:
6012 """"""""""
6013
6014 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6015 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6016 value at the location is returned. The modification is specified by the
6017 operation argument:
6018
6019 -  xchg: ``*ptr = val``
6020 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6021 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6022 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6023 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6024 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6025 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6026 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6027 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6028 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6029    comparison)
6030 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6031    comparison)
6032
6033 Example:
6034 """"""""
6035
6036 .. code-block:: llvm
6037
6038       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
6039
6040 .. _i_getelementptr:
6041
6042 '``getelementptr``' Instruction
6043 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6044
6045 Syntax:
6046 """""""
6047
6048 ::
6049
6050       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6051       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6052       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
6053
6054 Overview:
6055 """""""""
6056
6057 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
6058 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
6059 address calculation only and does not access memory.
6060
6061 Arguments:
6062 """"""""""
6063
6064 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
6065 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
6066 base address to start from. The remaining arguments are indices
6067 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
6068 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
6069 into. The first index always indexes the pointer value given as the
6070 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
6071 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
6072 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
6073 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
6074 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
6075 would require loading the pointer before continuing calculation.
6076
6077 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
6078 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
6079 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
6080 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
6081 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
6082 required to be constant. These integers are treated as signed values
6083 where relevant.
6084
6085 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
6086 to LLVM:
6087
6088 .. code-block:: c
6089
6090     struct RT {
6091       char A;
6092       int B[10][20];
6093       char C;
6094     };
6095     struct ST {
6096       int X;
6097       double Y;
6098       struct RT Z;
6099     };
6100
6101     int *foo(struct ST *s) {
6102       return &s[1].Z.B[5][13];
6103     }
6104
6105 The LLVM code generated by Clang is:
6106
6107 .. code-block:: llvm
6108
6109     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
6110     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
6111
6112     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
6113     entry:
6114       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
6115       ret i32* %arrayidx
6116     }
6117
6118 Semantics:
6119 """"""""""
6120
6121 In the example above, the first index is indexing into the
6122 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
6123 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
6124 indexes into the third element of the structure, yielding a
6125 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
6126 structure. The third index indexes into the second element of the
6127 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
6128 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
6129 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
6130 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
6131
6132 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
6133 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
6134 for the given testcase is equivalent to:
6135
6136 .. code-block:: llvm
6137
6138     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
6139       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
6140       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
6141       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
6142       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
6143       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
6144       ret i32* %t5
6145     }
6146
6147 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
6148 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
6149 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
6150 of the addresses that would be formed by successive addition of the
6151 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
6152 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
6153 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
6154 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
6155 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
6156 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
6157
6158 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
6159 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
6160 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
6161 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
6162 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
6163 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
6164 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
6165 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
6166 information.
6167
6168 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
6169 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
6170
6171 Example:
6172 """"""""
6173
6174 .. code-block:: llvm
6175
6176         ; yields [12 x i8]*:aptr
6177         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
6178         ; yields i8*:vptr
6179         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
6180         ; yields i8*:eptr
6181         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
6182         ; yields i32*:iptr
6183         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
6184
6185 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
6186 must be a vector with the same number of elements. For example:
6187
6188 .. code-block:: llvm
6189
6190      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
6191
6192 Conversion Operations
6193 ---------------------
6194
6195 The instructions in this category are the conversion instructions
6196 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
6197 various bit conversions on the operand.
6198
6199 '``trunc .. to``' Instruction
6200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6201
6202 Syntax:
6203 """""""
6204
6205 ::
6206
6207       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6208
6209 Overview:
6210 """""""""
6211
6212 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
6213
6214 Arguments:
6215 """"""""""
6216
6217 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
6218 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
6219 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6220 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
6221 types are not allowed.
6222
6223 Semantics:
6224 """"""""""
6225
6226 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
6227 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
6228 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
6229 It will always truncate bits.
6230
6231 Example:
6232 """"""""
6233
6234 .. code-block:: llvm
6235
6236       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
6237       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
6238       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
6239       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
6240
6241 '``zext .. to``' Instruction
6242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6243
6244 Syntax:
6245 """""""
6246
6247 ::
6248
6249       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6250
6251 Overview:
6252 """""""""
6253
6254 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
6255
6256 Arguments:
6257 """"""""""
6258
6259 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6260 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6261 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6262 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6263
6264 Semantics:
6265 """"""""""
6266
6267 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
6268 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
6269
6270 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
6271
6272 Example:
6273 """"""""
6274
6275 .. code-block:: llvm
6276
6277       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
6278       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
6279       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6280
6281 '``sext .. to``' Instruction
6282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6283
6284 Syntax:
6285 """""""
6286
6287 ::
6288
6289       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6290
6291 Overview:
6292 """""""""
6293
6294 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
6295
6296 Arguments:
6297 """"""""""
6298
6299 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6300 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6301 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6302 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6303
6304 Semantics:
6305 """"""""""
6306
6307 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
6308 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
6309 of the type ``ty2``.
6310
6311 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
6312
6313 Example:
6314 """"""""
6315
6316 .. code-block:: llvm
6317
6318       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
6319       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
6320       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6321
6322 '``fptrunc .. to``' Instruction
6323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6324
6325 Syntax:
6326 """""""
6327
6328 ::
6329
6330       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6331
6332 Overview:
6333 """""""""
6334
6335 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
6336
6337 Arguments:
6338 """"""""""
6339
6340 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6341 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
6342 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
6343 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
6344
6345 Semantics:
6346 """"""""""
6347
6348 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
6349 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
6350 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
6351 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
6352
6353 Example:
6354 """"""""
6355
6356 .. code-block:: llvm
6357
6358       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
6359       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
6360
6361 '``fpext .. to``' Instruction
6362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6363
6364 Syntax:
6365 """""""
6366
6367 ::
6368
6369       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6370
6371 Overview:
6372 """""""""
6373
6374 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
6375 point value.
6376
6377 Arguments:
6378 """"""""""
6379
6380 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6381 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
6382 to. The source type must be smaller than the destination type.
6383
6384 Semantics:
6385 """"""""""
6386
6387 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
6388 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
6389 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
6390 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
6391 *no-op cast* for a floating point cast.
6392
6393 Example:
6394 """"""""
6395
6396 .. code-block:: llvm
6397
6398       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
6399       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
6400
6401 '``fptoui .. to``' Instruction
6402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6403
6404 Syntax:
6405 """""""
6406
6407 ::
6408
6409       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6410
6411 Overview:
6412 """""""""
6413
6414 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
6415 integer equivalent of type ``ty2``.
6416
6417 Arguments:
6418 """"""""""
6419
6420 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
6421 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6422 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6423 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6424 type with the same number of elements as ``ty``
6425
6426 Semantics:
6427 """"""""""
6428
6429 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
6430 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6431 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6432 are undefined.
6433
6434 Example:
6435 """"""""
6436
6437 .. code-block:: llvm
6438
6439       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
6440       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
6441       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
6442
6443 '``fptosi .. to``' Instruction
6444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6445
6446 Syntax:
6447 """""""
6448
6449 ::
6450
6451       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6452
6453 Overview:
6454 """""""""
6455
6456 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6457 ``value`` to type ``ty2``.
6458
6459 Arguments:
6460 """"""""""
6461
6462 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6463 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6464 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6465 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6466 type with the same number of elements as ``ty``
6467
6468 Semantics:
6469 """"""""""
6470
6471 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6472 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6473 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6474 are undefined.
6475
6476 Example:
6477 """"""""
6478
6479 .. code-block:: llvm
6480
6481       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6482       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6483       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6484
6485 '``uitofp .. to``' Instruction
6486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6487
6488 Syntax:
6489 """""""
6490
6491 ::
6492
6493       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6494
6495 Overview:
6496 """""""""
6497
6498 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6499 and converts that value to the ``ty2`` type.
6500
6501 Arguments:
6502 """"""""""
6503
6504 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6505 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6506 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6507 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6508 type with the same number of elements as ``ty``
6509
6510 Semantics:
6511 """"""""""
6512
6513 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6514 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6515 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6516 are undefined.
6517
6518 Example:
6519 """"""""
6520
6521 .. code-block:: llvm
6522
6523       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6524       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6525
6526 '``sitofp .. to``' Instruction
6527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6528
6529 Syntax:
6530 """""""
6531
6532 ::
6533
6534       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6535
6536 Overview:
6537 """""""""
6538
6539 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6540 converts that value to the ``ty2`` type.
6541
6542 Arguments:
6543 """"""""""
6544
6545 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6546 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6547 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6548 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6549 type with the same number of elements as ``ty``
6550
6551 Semantics:
6552 """"""""""
6553
6554 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6555 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6556 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6557 undefined.
6558
6559 Example:
6560 """"""""
6561
6562 .. code-block:: llvm
6563
6564       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6565       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6566
6567 .. _i_ptrtoint:
6568
6569 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6571
6572 Syntax:
6573 """""""
6574
6575 ::
6576
6577       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6578
6579 Overview:
6580 """""""""
6581
6582 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6583 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6584
6585 Arguments:
6586 """"""""""
6587
6588 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6589 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6590 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6591 a vector of integers type.
6592
6593 Semantics:
6594 """"""""""
6595
6596 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6597 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6598 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6599 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6600 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6601 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6602 change.
6603
6604 Example:
6605 """"""""
6606
6607 .. code-block:: llvm
6608
6609       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6610       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6611       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6612
6613 .. _i_inttoptr:
6614
6615 '``inttoptr .. to``' Instruction
6616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6617
6618 Syntax:
6619 """""""
6620
6621 ::
6622
6623       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6624
6625 Overview:
6626 """""""""
6627
6628 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6629 pointer type, ``ty2``.
6630
6631 Arguments:
6632 """"""""""
6633
6634 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6635 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6636 type.
6637
6638 Semantics:
6639 """"""""""
6640
6641 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6642 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6643 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6644 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6645 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6646 nothing is done (*no-op cast*).
6647
6648 Example:
6649 """"""""
6650
6651 .. code-block:: llvm
6652
6653       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6654       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6655       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6656       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6657
6658 .. _i_bitcast:
6659
6660 '``bitcast .. to``' Instruction
6661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6662
6663 Syntax:
6664 """""""
6665
6666 ::
6667
6668       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6669
6670 Overview:
6671 """""""""
6672
6673 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6674 changing any bits.
6675
6676 Arguments:
6677 """"""""""
6678
6679 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6680 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6681 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6682 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6683 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6684 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6685 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6686 long as they have the same size).
6687
6688 Semantics:
6689 """"""""""
6690
6691 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6692 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6693 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6694 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6695 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6696 pointers) types with the same address space through this instruction.
6697 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6698 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6699
6700 Example:
6701 """"""""
6702
6703 .. code-block:: llvm
6704
6705       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6706       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6707       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6708       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6709
6710 .. _i_addrspacecast:
6711
6712 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6714
6715 Syntax:
6716 """""""
6717
6718 ::
6719
6720       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6721
6722 Overview:
6723 """""""""
6724
6725 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6726 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6727
6728 Arguments:
6729 """"""""""
6730
6731 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6732 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6733 address space.
6734
6735 Semantics:
6736 """"""""""
6737
6738 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6739 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6740 value modification, depending on the target and the address space
6741 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6742 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6743 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6744 location.
6745
6746 Example:
6747 """"""""
6748
6749 .. code-block:: llvm
6750
6751       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6752       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6753       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6754
6755 .. _otherops:
6756
6757 Other Operations
6758 ----------------
6759
6760 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6761 which defy better classification.
6762
6763 .. _i_icmp:
6764
6765 '``icmp``' Instruction
6766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6767
6768 Syntax:
6769 """""""
6770
6771 ::
6772
6773       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6774
6775 Overview:
6776 """""""""
6777
6778 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6779 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6780 pointer, or pointer vector operands.
6781
6782 Arguments:
6783 """"""""""
6784
6785 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6786 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6787 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6788
6789 #. ``eq``: equal
6790 #. ``ne``: not equal
6791 #. ``ugt``: unsigned greater than
6792 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6793 #. ``ult``: unsigned less than
6794 #. ``ule``: unsigned less or equal
6795 #. ``sgt``: signed greater than
6796 #. ``sge``: signed greater or equal
6797 #. ``slt``: signed less than
6798 #. ``sle``: signed less or equal
6799
6800 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6801 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6802 must also be identical types.
6803
6804 Semantics:
6805 """"""""""
6806
6807 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6808 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6809 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6810
6811 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6812    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6813 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6814    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6815 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6816    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6817 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6818    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6819 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6820    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6821 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6822    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6823 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6824    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6825 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6826    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6827 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6828    if ``op1`` is less than ``op2``.
6829 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6830    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6831
6832 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6833 are compared as if they were integers.
6834
6835 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6836 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6837 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6838
6839 Example:
6840 """"""""
6841
6842 .. code-block:: llvm
6843
6844       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6845       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6846       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6847       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6848       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6849       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6850
6851 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6852 ``icmp`` instruction.
6853
6854 .. _i_fcmp:
6855
6856 '``fcmp``' Instruction
6857 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6858
6859 Syntax:
6860 """""""
6861
6862 ::
6863
6864       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6865
6866 Overview:
6867 """""""""
6868
6869 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6870 values based on comparison of its operands.
6871
6872 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6873 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6874
6875 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6876 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6877 compared.
6878
6879 Arguments:
6880 """"""""""
6881
6882 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6883 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6884 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6885
6886 #. ``false``: no comparison, always returns false
6887 #. ``oeq``: ordered and equal
6888 #. ``ogt``: ordered and greater than
6889 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6890 #. ``olt``: ordered and less than
6891 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6892 #. ``one``: ordered and not equal
6893 #. ``ord``: ordered (no nans)
6894 #. ``ueq``: unordered or equal
6895 #. ``ugt``: unordered or greater than
6896 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6897 #. ``ult``: unordered or less than
6898 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6899 #. ``une``: unordered or not equal
6900 #. ``uno``: unordered (either nans)
6901 #. ``true``: no comparison, always returns true
6902
6903 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6904 that either operand may be a QNAN.
6905
6906 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6907 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6908 type. They must have identical types.
6909
6910 Semantics:
6911 """"""""""
6912
6913 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6914 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6915 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6916 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6917
6918 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6919 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6920    is equal to ``op2``.
6921 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6922    is greater than ``op2``.
6923 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6924    is greater than or equal to ``op2``.
6925 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6926    is less than ``op2``.
6927 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6928    is less than or equal to ``op2``.
6929 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6930    is not equal to ``op2``.
6931 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6932 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6933    equal to ``op2``.
6934 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6935    greater than ``op2``.
6936 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6937    greater than or equal to ``op2``.
6938 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6939    less than ``op2``.
6940 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6941    less than or equal to ``op2``.
6942 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6943    not equal to ``op2``.
6944 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6945 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6946
6947 Example:
6948 """"""""
6949
6950 .. code-block:: llvm
6951
6952       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6953       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6954       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6955       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6956
6957 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6958 ``fcmp`` instruction.
6959
6960 .. _i_phi:
6961
6962 '``phi``' Instruction
6963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6964
6965 Syntax:
6966 """""""
6967
6968 ::
6969
6970       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6971
6972 Overview:
6973 """""""""
6974
6975 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6976 graph representing the function.
6977
6978 Arguments:
6979 """"""""""
6980
6981 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6982 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6983 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6984 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6985 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6986 label arguments.
6987
6988 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6989 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6990 block.
6991
6992 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6993 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6994 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6995 instruction's return value on the same edge).
6996
6997 Semantics:
6998 """"""""""
6999
7000 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
7001 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
7002 executed just prior to the current block.
7003
7004 Example:
7005 """"""""
7006
7007 .. code-block:: llvm
7008
7009     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
7010       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
7011       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
7012       br label %Loop
7013
7014 .. _i_select:
7015
7016 '``select``' Instruction
7017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7018
7019 Syntax:
7020 """""""
7021
7022 ::
7023
7024       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
7025
7026       selty is either i1 or {<N x i1>}
7027
7028 Overview:
7029 """""""""
7030
7031 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
7032 condition, without IR-level branching.
7033
7034 Arguments:
7035 """"""""""
7036
7037 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
7038 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
7039 class <t_firstclass>` type.
7040
7041 Semantics:
7042 """"""""""
7043
7044 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
7045 the first value argument; otherwise, it returns the second value
7046 argument.
7047
7048 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
7049 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
7050
7051 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
7052 same size, then an entire vector is selected.
7053
7054 Example:
7055 """"""""
7056
7057 .. code-block:: llvm
7058
7059       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
7060
7061 .. _i_call:
7062
7063 '``call``' Instruction
7064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7065
7066 Syntax:
7067 """""""
7068
7069 ::
7070
7071       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7072
7073 Overview:
7074 """""""""
7075
7076 The '``call``' instruction represents a simple function call.
7077
7078 Arguments:
7079 """"""""""
7080
7081 This instruction requires several arguments:
7082
7083 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
7084    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
7085    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
7086    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
7087    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
7088
7089    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
7090       recursive cycle in the call graph.
7091    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
7092       forwarded in place.
7093
7094    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
7095    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
7096    rules:
7097
7098    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
7099      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
7100    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
7101      produced by the call or void.
7102    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
7103      parameters or return types may differ in pointee type, but not
7104      in address space.
7105    - The calling conventions of the caller and callee must match.
7106    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
7107      returned, and inalloca, must match.
7108    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
7109      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
7110      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
7111
7112    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
7113    the following conditions are met:
7114
7115    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
7116    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
7117       uses value of call or is void).
7118    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
7119       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
7120    -  `Platform-specific constraints are
7121       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
7122
7123 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7124    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7125    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
7126    calling convention of the call must match the calling convention of
7127    the target function, or else the behavior is undefined.
7128 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7129    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7130    are valid here.
7131 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7132    type of the return value. Functions that return no value are marked
7133    ``void``.
7134 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
7135    being invoked. The argument types must match the types implied by
7136    this signature. This type can be omitted if the function is not
7137    varargs and if the function type does not return a pointer to a
7138    function.
7139 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7140    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7141    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7142    to function value.
7143 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7144    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7145    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7146    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7147    extra arguments can be specified.
7148 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
7149    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
7150    attributes are valid here.
7151
7152 Semantics:
7153 """"""""""
7154
7155 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
7156 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
7157 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
7158 flow continues with the instruction after the function call, and the
7159 return value of the function is bound to the result argument.
7160
7161 Example:
7162 """"""""
7163
7164 .. code-block:: llvm
7165
7166       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
7167       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
7168       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
7169       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
7170       call void %foo(i8 97 signext)
7171
7172       %struct.A = type { i32, i8 }
7173       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
7174       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
7175       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
7176       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
7177       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
7178
7179 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
7180 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
7181 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
7182 This is something we'd like to change in the future to provide better
7183 support for freestanding environments and non-C-based languages.
7184
7185 .. _i_va_arg:
7186
7187 '``va_arg``' Instruction
7188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7189
7190 Syntax:
7191 """""""
7192
7193 ::
7194
7195       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
7196
7197 Overview:
7198 """""""""
7199
7200 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
7201 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
7202 the ``va_arg`` macro in C.
7203
7204 Arguments:
7205 """"""""""
7206
7207 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
7208 argument. It returns a value of the specified argument type and
7209 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
7210 type of ``va_list`` is target specific.
7211
7212 Semantics:
7213 """"""""""
7214
7215 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
7216 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
7217 the next argument. For more information, see the variable argument
7218 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
7219
7220 It is legal for this instruction to be called in a function which does
7221 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
7222 function.
7223
7224 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
7225 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
7226
7227 Example:
7228 """"""""
7229
7230 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
7231
7232 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
7233 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
7234 types on any target.
7235
7236 .. _i_landingpad:
7237
7238 '``landingpad``' Instruction
7239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7240
7241 Syntax:
7242 """""""
7243
7244 ::
7245
7246       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
7247       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
7248
7249       <clause> := catch <type> <value>
7250       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
7251
7252 Overview:
7253 """""""""
7254
7255 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
7256 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
7257 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
7258 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
7259 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
7260 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
7261
7262 Arguments:
7263 """"""""""
7264
7265 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
7266 function associated with the unwinding mechanism. The optional
7267 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
7268
7269 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
7270 contains the global variable representing the "type" that may be caught
7271 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
7272 clause takes an array constant as its argument. Use
7273 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
7274 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
7275 the ``cleanup`` flag.
7276
7277 Semantics:
7278 """"""""""
7279
7280 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
7281 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
7282 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
7283 calling conventions, how the personality function results are
7284 represented in LLVM IR is target specific.
7285
7286 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
7287 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
7288 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
7289 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
7290 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
7291 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
7292 unwinding continues further up the call stack.
7293
7294 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
7295
7296 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
7297    of an '``invoke``' instruction.
7298 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
7299    first non-PHI instruction.
7300 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
7301    pad block.
7302 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
7303    '``landingpad``' instruction.
7304 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
7305    personality function.
7306
7307 Example:
7308 """"""""
7309
7310 .. code-block:: llvm
7311
7312       ;; A landing pad which can catch an integer.
7313       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7314                catch i8** @_ZTIi
7315       ;; A landing pad that is a cleanup.
7316       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7317                cleanup
7318       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
7319       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7320                catch i8** @_ZTIi
7321                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
7322
7323 .. _intrinsics:
7324
7325 Intrinsic Functions
7326 ===================
7327
7328 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
7329 have well known names and semantics and are required to follow certain
7330 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
7331 for the LLVM language that does not require changing all of the
7332 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
7333 reader/writer, the parser, etc...).
7334
7335 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
7336 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
7337 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
7338 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
7339 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
7340 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
7341 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
7342 are added that they be documented here.
7343
7344 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
7345 represents a family of functions that perform the same operation but on
7346 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
7347 different integer types, overloading is used commonly to allow an
7348 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
7349 argument types or the result type can be overloaded to accept any
7350 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
7351 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
7352 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
7353 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
7354 argument or the result.
7355
7356 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
7357 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
7358 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
7359 whose type is matched against another type do not. For example, the
7360 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
7361 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
7362 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
7363 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
7364 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
7365 type is matched against the return type, it does not require its own
7366 name suffix.
7367
7368 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
7369 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
7370
7371 .. _int_varargs:
7372
7373 Variable Argument Handling Intrinsics
7374 -------------------------------------
7375
7376 Variable argument support is defined in LLVM with the
7377 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
7378 functions. These functions are related to the similarly named macros
7379 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
7380
7381 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
7382 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
7383 does not define what this type is, so all transformations should be
7384 prepared to handle these functions regardless of the type used.
7385
7386 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
7387 variable argument handling intrinsic functions are used.
7388
7389 .. code-block:: llvm
7390
7391     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
7392     ; it is merely an i8*.
7393     %struct.va_list = type { i8* }
7394
7395     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
7396     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
7397
7398     define i32 @test(i32 %X, ...) {
7399       ; Initialize variable argument processing
7400       %ap = alloca %struct.va_list
7401       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
7402       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
7403
7404       ; Read a single integer argument
7405       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
7406
7407       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
7408       %aq = alloca i8*
7409       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
7410       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
7411       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
7412
7413       ; Stop processing of arguments.
7414       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
7415       ret i32 %tmp
7416     }
7417
7418     declare void @llvm.va_start(i8*)
7419     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
7420     declare void @llvm.va_end(i8*)
7421
7422 .. _int_va_start:
7423
7424 '``llvm.va_start``' Intrinsic
7425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7426
7427 Syntax:
7428 """""""
7429
7430 ::
7431
7432       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
7433
7434 Overview:
7435 """""""""
7436
7437 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
7438 subsequent use by ``va_arg``.
7439
7440 Arguments:
7441 """"""""""
7442
7443 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7444
7445 Semantics:
7446 """"""""""
7447
7448 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
7449 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7450 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7451 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7452 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7453 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7454 that out.
7455
7456 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7458
7459 Syntax:
7460 """""""
7461
7462 ::
7463
7464       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7465
7466 Overview:
7467 """""""""
7468
7469 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7470 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7471
7472 Arguments:
7473 """"""""""
7474
7475 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7476
7477 Semantics:
7478 """"""""""
7479
7480 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7481 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7482 element to which the argument points. Calls to
7483 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7484 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7485 ``llvm.va_end``.
7486
7487 .. _int_va_copy:
7488
7489 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7491
7492 Syntax:
7493 """""""
7494
7495 ::
7496
7497       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7498
7499 Overview:
7500 """""""""
7501
7502 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7503 from the source argument list to the destination argument list.
7504
7505 Arguments:
7506 """"""""""
7507
7508 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7509 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7510
7511 Semantics:
7512 """"""""""
7513
7514 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7515 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7516 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7517 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7518 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7519
7520 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7521 --------------------------------------
7522
7523 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7524 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
7525 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
7526 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
7527
7528 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7529 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7530 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7531 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
7532 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7533 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7534
7535 Experimental Statepoint Intrinsics
7536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7537
7538 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
7539 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
7540 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
7541 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
7542 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
7543 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
7544 described in :doc:`Statepoints`.
7545
7546 .. _int_gcroot:
7547
7548 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7550
7551 Syntax:
7552 """""""
7553
7554 ::
7555
7556       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7557
7558 Overview:
7559 """""""""
7560
7561 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7562 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7563
7564 Arguments:
7565 """"""""""
7566
7567 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7568 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7569 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7570 root.
7571
7572 Semantics:
7573 """"""""""
7574
7575 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7576 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7577 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7578 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7579 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7580
7581 .. _int_gcread:
7582
7583 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7585
7586 Syntax:
7587 """""""
7588
7589 ::
7590
7591       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7592
7593 Overview:
7594 """""""""
7595
7596 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7597 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7598 barriers.
7599
7600 Arguments:
7601 """"""""""
7602
7603 The second argument is the address to read from, which should be an
7604 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7605 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7606 runtime (otherwise null).
7607
7608 Semantics:
7609 """"""""""
7610
7611 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7612 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7613 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7614 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7615 algorithm <gc>`.
7616
7617 .. _int_gcwrite:
7618
7619 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7621
7622 Syntax:
7623 """""""
7624
7625 ::
7626
7627       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7628
7629 Overview:
7630 """""""""
7631
7632 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7633 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7634 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7635
7636 Arguments:
7637 """"""""""
7638
7639 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7640 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7641 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7642 object, Obj may be null.
7643
7644 Semantics:
7645 """"""""""
7646
7647 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7648 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7649 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7650 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7651 algorithm <gc>`.
7652
7653 Code Generator Intrinsics
7654 -------------------------
7655
7656 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7657 may only be implemented with code generator support.
7658
7659 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7661
7662 Syntax:
7663 """""""
7664
7665 ::
7666
7667       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7668
7669 Overview:
7670 """""""""
7671
7672 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7673 target-specific value indicating the return address of the current
7674 function or one of its callers.
7675
7676 Arguments:
7677 """"""""""
7678
7679 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7680 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7681 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7682 value.
7683
7684 Semantics:
7685 """"""""""
7686
7687 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7688 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7689 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7690 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7691 used for debugging purposes.
7692
7693 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7694 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7695 of the obvious source-language caller.
7696
7697 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7699
7700 Syntax:
7701 """""""
7702
7703 ::
7704
7705       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7706
7707 Overview:
7708 """""""""
7709
7710 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7711 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7712
7713 Arguments:
7714 """"""""""
7715
7716 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7717 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7718 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7719 value.
7720
7721 Semantics:
7722 """"""""""
7723
7724 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7725 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7726 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7727 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7728 used for debugging purposes.
7729
7730 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7731 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7732 of the obvious source-language caller.
7733
7734 '``llvm.frameescape``' and '``llvm.framerecover``' Intrinsics
7735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7736
7737 Syntax:
7738 """""""
7739
7740 ::
7741
7742       declare void @llvm.frameescape(...)
7743       declare i8* @llvm.framerecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
7744
7745 Overview:
7746 """""""""
7747
7748 The '``llvm.frameescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
7749 allocas, and the '``llvm.framerecover``' intrinsic applies those offsets to a
7750 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
7751 computed during frame layout of the caller of ``llvm.frameescape``.
7752
7753 Arguments:
7754 """"""""""
7755
7756 All arguments to '``llvm.frameescape``' must be pointers to static allocas or
7757 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.frameescape``'
7758 once, and it can only do so from the entry block.
7759
7760 The ``func`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a constant
7761 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
7762 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
7763 other modules.
7764
7765 The ``fp`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a frame
7766 pointer of a call frame that is currently live. The return value of
7767 '``llvm.frameaddress``' is one way to produce such a value, but most platforms
7768 also expose the frame pointer through stack unwinding mechanisms.
7769
7770 The ``idx`` argument to '``llvm.framerecover``' indicates which alloca passed to
7771 '``llvm.frameescape``' to recover. It is zero-indexed.
7772
7773 Semantics:
7774 """"""""""
7775
7776 These intrinsics allow a group of functions to access one stack memory
7777 allocation in an ancestor stack frame. The memory returned from
7778 '``llvm.frameallocate``' may be allocated prior to stack realignment, so the
7779 memory is only aligned to the ABI-required stack alignment.  Each function may
7780 only call '``llvm.frameallocate``' one or zero times from the function entry
7781 block.  The frame allocation intrinsic inhibits inlining, as any frame
7782 allocations in the inlined function frame are likely to be at a different
7783 offset from the one used by '``llvm.framerecover``' called with the
7784 uninlined function.
7785
7786 .. _int_read_register:
7787 .. _int_write_register:
7788
7789 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7791
7792 Syntax:
7793 """""""
7794
7795 ::
7796
7797       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7798       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7799       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7800       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7801       !0 = !{!"sp\00"}
7802
7803 Overview:
7804 """""""""
7805
7806 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7807 provides access to the named register. The register must be valid on
7808 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7809 with the register being read.
7810
7811 Semantics:
7812 """"""""""
7813
7814 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7815 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7816 the current value of the register, where possible.
7817
7818 This is useful to implement named register global variables that need
7819 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7820 bare-metal programs including OS kernels.
7821
7822 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7823 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7824 allocatable registers are not supported.
7825
7826 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7827 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7828 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7829 registers.
7830
7831 .. _int_stacksave:
7832
7833 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7835
7836 Syntax:
7837 """""""
7838
7839 ::
7840
7841       declare i8* @llvm.stacksave()
7842
7843 Overview:
7844 """""""""
7845
7846 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7847 of the function stack, for use with
7848 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7849 implementing language features like scoped automatic variable sized
7850 arrays in C99.
7851
7852 Semantics:
7853 """"""""""
7854
7855 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7856 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7857 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7858 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7859 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7860 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7861 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7862
7863 .. _int_stackrestore:
7864
7865 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7866 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7867
7868 Syntax:
7869 """""""
7870
7871 ::
7872
7873       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7874
7875 Overview:
7876 """""""""
7877
7878 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7879 the function stack to the state it was in when the corresponding
7880 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7881 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7882 sized arrays in C99.
7883
7884 Semantics:
7885 """"""""""
7886
7887 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7888
7889 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7891
7892 Syntax:
7893 """""""
7894
7895 ::
7896
7897       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7898
7899 Overview:
7900 """""""""
7901
7902 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7903 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7904 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7905 its performance characteristics.
7906
7907 Arguments:
7908 """"""""""
7909
7910 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7911 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7912 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7913 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7914 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7915 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7916 arguments must be constant integers.
7917
7918 Semantics:
7919 """"""""""
7920
7921 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7922 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7923 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7924 the processor cache for better performance.
7925
7926 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7927 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7928
7929 Syntax:
7930 """""""
7931
7932 ::
7933
7934       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7935
7936 Overview:
7937 """""""""
7938
7939 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7940 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7941 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7942 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7943 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7944 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7945 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7946 allow correlations of simulation runs.
7947
7948 Arguments:
7949 """"""""""
7950
7951 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7952
7953 Semantics:
7954 """"""""""
7955
7956 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7957 that do not support this intrinsic may ignore it.
7958
7959 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7961
7962 Syntax:
7963 """""""
7964
7965 ::
7966
7967       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7968
7969 Overview:
7970 """""""""
7971
7972 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7973 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7974 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7975 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7976 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7977 timings.
7978
7979 Semantics:
7980 """"""""""
7981
7982 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7983 memory. Implementations are allowed to either return a application
7984 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7985 is lowered to a constant 0.
7986
7987 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7988 running at and the host platform.
7989
7990 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7992
7993 Syntax:
7994 """""""
7995
7996 ::
7997
7998       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7999
8000 Overview:
8001 """""""""
8002
8003 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
8004 in the specified range to the execution unit of the processor. On
8005 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
8006 flushes the instruction cache.
8007
8008 Semantics:
8009 """"""""""
8010
8011 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
8012 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
8013 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
8014 instructions or a system call, if cache flushing requires special
8015 privileges.
8016
8017 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
8018 time library.
8019
8020 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
8021 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
8022
8023 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
8024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8025
8026 Syntax:
8027 """""""
8028
8029 ::
8030
8031       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
8032                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
8033
8034 Overview:
8035 """""""""
8036
8037 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
8038 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
8039 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
8040 program at runtime.
8041
8042 Arguments:
8043 """"""""""
8044
8045 The first argument is a pointer to a global variable containing the
8046 name of the entity being instrumented. This should generally be the
8047 (mangled) function name for a set of counters.
8048
8049 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
8050 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
8051 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
8052 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
8053 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
8054
8055 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
8056 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
8057
8058 Semantics:
8059 """"""""""
8060
8061 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
8062 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
8063 structures and the code to increment the appropriate value, in a
8064 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
8065 the ``llvm-profdata`` tool.
8066
8067 Standard C Library Intrinsics
8068 -----------------------------
8069
8070 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
8071 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
8072 information about the alignment of the pointer arguments to the code
8073 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
8074
8075 .. _int_memcpy:
8076
8077 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
8078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8079
8080 Syntax:
8081 """""""
8082
8083 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
8084 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
8085 support all bit widths however.
8086
8087 ::
8088
8089       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8090                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8091       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8092                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8093
8094 Overview:
8095 """""""""
8096
8097 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8098 source location to the destination location.
8099
8100 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
8101 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8102 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8103
8104 Arguments:
8105 """"""""""
8106
8107 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8108 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8109 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8110 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8111 boolean indicating a volatile access.
8112
8113 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8114 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
8115 are aligned to that boundary.
8116
8117 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
8118 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8119 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8120
8121 Semantics:
8122 """"""""""
8123
8124 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8125 source location to the destination location, which are not allowed to
8126 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
8127 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
8128 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8129
8130 '``llvm.memmove``' Intrinsic
8131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8132
8133 Syntax:
8134 """""""
8135
8136 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
8137 bit width and for different address space. Not all targets support all
8138 bit widths however.
8139
8140 ::
8141
8142       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8143                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8144       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8145                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8146
8147 Overview:
8148 """""""""
8149
8150 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
8151 source location to the destination location. It is similar to the
8152 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
8153 overlap.
8154
8155 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
8156 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8157 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8158
8159 Arguments:
8160 """"""""""
8161
8162 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8163 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8164 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8165 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8166 boolean indicating a volatile access.
8167
8168 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8169 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
8170 aligned to that boundary.
8171
8172 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
8173 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
8174 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8175
8176 Semantics:
8177 """"""""""
8178
8179 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8180 source location to the destination location, which may overlap. It
8181 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
8182 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
8183 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8184
8185 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
8186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8187
8188 Syntax:
8189 """""""
8190
8191 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
8192 bit width and for different address spaces. However, not all targets
8193 support all bit widths.
8194
8195 ::
8196
8197       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
8198                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8199       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
8200                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8201
8202 Overview:
8203 """""""""
8204
8205 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
8206 particular byte value.
8207
8208 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
8209 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
8210 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
8211
8212 Arguments:
8213 """"""""""
8214
8215 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
8216 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
8217 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
8218 argument is the known alignment of the destination location.
8219
8220 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8221 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
8222 that boundary.
8223
8224 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
8225 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8226 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8227
8228 Semantics:
8229 """"""""""
8230
8231 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
8232 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
8233 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
8234 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8235
8236 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
8237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8238
8239 Syntax:
8240 """""""
8241
8242 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
8243 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8244 all types however.
8245
8246 ::
8247
8248       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
8249       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
8250       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
8251       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
8252       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8253
8254 Overview:
8255 """""""""
8256
8257 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
8258 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
8259 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
8260 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
8261 because there is no need to worry about errno being set).
8262 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
8263
8264 Arguments:
8265 """"""""""
8266
8267 The argument and return value are floating point numbers of the same
8268 type.
8269
8270 Semantics:
8271 """"""""""
8272
8273 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
8274 nonnegative floating point number.
8275
8276 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
8277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8278
8279 Syntax:
8280 """""""
8281
8282 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
8283 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8284 all types however.
8285
8286 ::
8287
8288       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
8289       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
8290       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
8291       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
8292       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
8293
8294 Overview:
8295 """""""""
8296
8297 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8298 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
8299 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
8300 used, the second argument remains a scalar integer value.
8301
8302 Arguments:
8303 """"""""""
8304
8305 The second argument is an integer power, and the first is a value to
8306 raise to that power.
8307
8308 Semantics:
8309 """"""""""
8310
8311 This function returns the first value raised to the second power with an
8312 unspecified sequence of rounding operations.
8313
8314 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
8315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8316
8317 Syntax:
8318 """""""
8319
8320 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
8321 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8322 all types however.
8323
8324 ::
8325
8326       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
8327       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
8328       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
8329       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
8330       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8331
8332 Overview:
8333 """""""""
8334
8335 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
8336
8337 Arguments:
8338 """"""""""
8339
8340 The argument and return value are floating point numbers of the same
8341 type.
8342
8343 Semantics:
8344 """"""""""
8345
8346 This function returns the sine of the specified operand, returning the
8347 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
8348 conditions in the same way.
8349
8350 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
8351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8352
8353 Syntax:
8354 """""""
8355
8356 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
8357 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8358 all types however.
8359
8360 ::
8361
8362       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
8363       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
8364       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
8365       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
8366       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8367
8368 Overview:
8369 """""""""
8370
8371 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
8372
8373 Arguments:
8374 """"""""""
8375
8376 The argument and return value are floating point numbers of the same
8377 type.
8378
8379 Semantics:
8380 """"""""""
8381
8382 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
8383 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
8384 conditions in the same way.
8385
8386 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
8387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8388
8389 Syntax:
8390 """""""
8391
8392 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
8393 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8394 all types however.
8395
8396 ::
8397
8398       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
8399       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
8400       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
8401       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
8402       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
8403
8404 Overview:
8405 """""""""
8406
8407 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8408 specified (positive or negative) power.
8409
8410 Arguments:
8411 """"""""""
8412
8413 The second argument is a floating point power, and the first is a value
8414 to raise to that power.
8415
8416 Semantics:
8417 """"""""""
8418
8419 This function returns the first value raised to the second power,
8420 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
8421 handles error conditions in the same way.
8422
8423 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
8424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8425
8426 Syntax:
8427 """""""
8428
8429 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
8430 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8431 all types however.
8432
8433 ::
8434
8435       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
8436       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
8437       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
8438       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
8439       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8440
8441 Overview:
8442 """""""""
8443
8444 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
8445
8446 Arguments:
8447 """"""""""
8448
8449 The argument and return value are floating point numbers of the same
8450 type.
8451
8452 Semantics:
8453 """"""""""
8454
8455 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
8456 would, and handles error conditions in the same way.
8457
8458 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
8459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8460
8461 Syntax:
8462 """""""
8463
8464 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
8465 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8466 all types however.
8467
8468 ::
8469
8470       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
8471       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
8472       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
8473       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
8474       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8475
8476 Overview:
8477 """""""""
8478
8479 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
8480
8481 Arguments:
8482 """"""""""
8483
8484 The argument and return value are floating point numbers of the same
8485 type.
8486
8487 Semantics:
8488 """"""""""
8489
8490 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
8491 would, and handles error conditions in the same way.
8492
8493 '``llvm.log.*``' Intrinsic
8494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8495
8496 Syntax:
8497 """""""
8498
8499 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
8500 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8501 all types however.
8502
8503 ::
8504
8505       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
8506       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
8507       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
8508       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
8509       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8510
8511 Overview:
8512 """""""""
8513
8514 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8515
8516 Arguments:
8517 """"""""""
8518
8519 The argument and return value are floating point numbers of the same
8520 type.
8521
8522 Semantics:
8523 """"""""""
8524
8525 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8526 would, and handles error conditions in the same way.
8527
8528 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8530
8531 Syntax:
8532 """""""
8533
8534 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8535 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8536 all types however.
8537
8538 ::
8539
8540       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8541       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8542       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8543       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8544       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8545
8546 Overview:
8547 """""""""
8548
8549 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8550
8551 Arguments:
8552 """"""""""
8553
8554 The argument and return value are floating point numbers of the same
8555 type.
8556
8557 Semantics:
8558 """"""""""
8559
8560 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8561 would, and handles error conditions in the same way.
8562
8563 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8565
8566 Syntax:
8567 """""""
8568
8569 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8570 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8571 all types however.
8572
8573 ::
8574
8575       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8576       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8577       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8578       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8579       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8580
8581 Overview:
8582 """""""""
8583
8584 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8585
8586 Arguments:
8587 """"""""""
8588
8589 The argument and return value are floating point numbers of the same
8590 type.
8591
8592 Semantics:
8593 """"""""""
8594
8595 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8596 would, and handles error conditions in the same way.
8597
8598 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8600
8601 Syntax:
8602 """""""
8603
8604 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8605 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8606 all types however.
8607
8608 ::
8609
8610       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8611       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8612       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8613       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8614       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8615
8616 Overview:
8617 """""""""
8618
8619 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8620 operation.
8621
8622 Arguments:
8623 """"""""""
8624
8625 The argument and return value are floating point numbers of the same
8626 type.
8627
8628 Semantics:
8629 """"""""""
8630
8631 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8632 would, and does not set errno.
8633
8634 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8636
8637 Syntax:
8638 """""""
8639
8640 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8641 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8642 all types however.
8643
8644 ::
8645
8646       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8647       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8648       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8649       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8650       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8651
8652 Overview:
8653 """""""""
8654
8655 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8656 operand.
8657
8658 Arguments:
8659 """"""""""
8660
8661 The argument and return value are floating point numbers of the same
8662 type.
8663
8664 Semantics:
8665 """"""""""
8666
8667 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8668 would, and handles error conditions in the same way.
8669
8670 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8672
8673 Syntax:
8674 """""""
8675
8676 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8677 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8678 all types however.
8679
8680 ::
8681
8682       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8683       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8684       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8685       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8686       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8687
8688 Overview:
8689 """""""""
8690
8691 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8692 arguments.
8693
8694
8695 Arguments:
8696 """"""""""
8697
8698 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8699 type.
8700
8701 Semantics:
8702 """"""""""
8703
8704 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8705 fmin.
8706
8707 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8708 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8709 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8710 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8711
8712 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8714
8715 Syntax:
8716 """""""
8717
8718 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8719 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8720 all types however.
8721
8722 ::
8723
8724       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8725       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8726       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8727       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8728       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8729
8730 Overview:
8731 """""""""
8732
8733 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8734 arguments.
8735
8736
8737 Arguments:
8738 """"""""""
8739
8740 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8741 type.
8742
8743 Semantics:
8744 """"""""""
8745 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8746 fmax.
8747
8748 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8749 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8750 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8751 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8752
8753 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8755
8756 Syntax:
8757 """""""
8758
8759 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8760 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8761 all types however.
8762
8763 ::
8764
8765       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8766       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8767       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8768       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8769       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8770
8771 Overview:
8772 """""""""
8773
8774 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8775 first operand and the sign of the second operand.
8776
8777 Arguments:
8778 """"""""""
8779
8780 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8781 type.
8782
8783 Semantics:
8784 """"""""""
8785
8786 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8787 functions would, and handles error conditions in the same way.
8788
8789 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8791
8792 Syntax:
8793 """""""
8794
8795 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8796 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8797 all types however.
8798
8799 ::
8800
8801       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8802       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8803       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8804       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8805       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8806
8807 Overview:
8808 """""""""
8809
8810 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8811
8812 Arguments:
8813 """"""""""
8814
8815 The argument and return value are floating point numbers of the same
8816 type.
8817
8818 Semantics:
8819 """"""""""
8820
8821 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8822 would, and handles error conditions in the same way.
8823
8824 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8826
8827 Syntax:
8828 """""""
8829
8830 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8831 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8832 all types however.
8833
8834 ::
8835
8836       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8837       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8838       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8839       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8840       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8841
8842 Overview:
8843 """""""""
8844
8845 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8846
8847 Arguments:
8848 """"""""""
8849
8850 The argument and return value are floating point numbers of the same
8851 type.
8852
8853 Semantics:
8854 """"""""""
8855
8856 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8857 would, and handles error conditions in the same way.
8858
8859 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8861
8862 Syntax:
8863 """""""
8864
8865 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8866 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8867 all types however.
8868
8869 ::
8870
8871       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8872       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8873       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8874       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8875       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8876
8877 Overview:
8878 """""""""
8879
8880 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8881 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8882
8883 Arguments:
8884 """"""""""
8885
8886 The argument and return value are floating point numbers of the same
8887 type.
8888
8889 Semantics:
8890 """"""""""
8891
8892 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8893 would, and handles error conditions in the same way.
8894
8895 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8897
8898 Syntax:
8899 """""""
8900
8901 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8902 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8903 all types however.
8904
8905 ::
8906
8907       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8908       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8909       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8910       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8911       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8912
8913 Overview:
8914 """""""""
8915
8916 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8917 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8918 operand isn't an integer.
8919
8920 Arguments:
8921 """"""""""
8922
8923 The argument and return value are floating point numbers of the same
8924 type.
8925
8926 Semantics:
8927 """"""""""
8928
8929 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8930 would, and handles error conditions in the same way.
8931
8932 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8933 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8934
8935 Syntax:
8936 """""""
8937
8938 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8939 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8940 all types however.
8941
8942 ::
8943
8944       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8945       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8946       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8947       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8948       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8949
8950 Overview:
8951 """""""""
8952
8953 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8954 nearest integer.
8955
8956 Arguments:
8957 """"""""""
8958
8959 The argument and return value are floating point numbers of the same
8960 type.
8961
8962 Semantics:
8963 """"""""""
8964
8965 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8966 functions would, and handles error conditions in the same way.
8967
8968 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8970
8971 Syntax:
8972 """""""
8973
8974 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8975 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8976 all types however.
8977
8978 ::
8979
8980       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8981       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8982       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8983       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8984       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8985
8986 Overview:
8987 """""""""
8988
8989 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8990 nearest integer.
8991
8992 Arguments:
8993 """"""""""
8994
8995 The argument and return value are floating point numbers of the same
8996 type.
8997
8998 Semantics:
8999 """"""""""
9000
9001 This function returns the same values as the libm ``round``
9002 functions would, and handles error conditions in the same way.
9003
9004 Bit Manipulation Intrinsics
9005 ---------------------------
9006
9007 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
9008 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
9009
9010 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
9011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9012
9013 Syntax:
9014 """""""
9015
9016 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
9017 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
9018
9019 ::
9020
9021       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
9022       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
9023       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
9024
9025 Overview:
9026 """""""""
9027
9028 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
9029 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
9030 These are useful for performing operations on data that is not in the
9031 target's native byte order.
9032
9033 Semantics:
9034 """"""""""
9035
9036 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
9037 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
9038 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
9039 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
9040 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
9041 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
9042 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
9043 respectively).
9044
9045 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
9046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9047
9048 Syntax:
9049 """""""
9050
9051 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
9052 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
9053 support all bit widths or vector types, however.
9054
9055 ::
9056
9057       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
9058       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
9059       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
9060       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
9061       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
9062       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
9063
9064 Overview:
9065 """""""""
9066
9067 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
9068 in a value.
9069
9070 Arguments:
9071 """"""""""
9072
9073 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
9074 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
9075 match the argument type.
9076
9077 Semantics:
9078 """"""""""
9079
9080 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
9081 each element of a vector.
9082
9083 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
9084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9085
9086 Syntax:
9087 """""""
9088
9089 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
9090 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
9091 targets support all bit widths or vector types, however.
9092
9093 ::
9094
9095       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9096       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9097       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9098       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9099       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9100       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9101
9102 Overview:
9103 """""""""
9104
9105 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
9106 leading zeros in a variable.
9107
9108 Arguments:
9109 """"""""""
9110
9111 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9112 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9113 type must match the first argument type.
9114
9115 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9116 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9117 defined result. Historically some architectures did not provide a
9118 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9119 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9120
9121 Semantics:
9122 """"""""""
9123
9124 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
9125 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
9126 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
9127 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9128 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
9129
9130 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
9131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9132
9133 Syntax:
9134 """""""
9135
9136 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
9137 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
9138 support all bit widths or vector types, however.
9139
9140 ::
9141
9142       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9143       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9144       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9145       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9146       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9147       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9148
9149 Overview:
9150 """""""""
9151
9152 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
9153 trailing zeros.
9154
9155 Arguments:
9156 """"""""""
9157
9158 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9159 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9160 type must match the first argument type.
9161
9162 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9163 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9164 defined result. Historically some architectures did not provide a
9165 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9166 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9167
9168 Semantics:
9169 """"""""""
9170
9171 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
9172 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
9173 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
9174 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9175 ``llvm.cttz(2) = 1``.
9176
9177 .. _int_overflow:
9178
9179 Arithmetic with Overflow Intrinsics
9180 -----------------------------------
9181
9182 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
9183
9184 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9186
9187 Syntax:
9188 """""""
9189
9190 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
9191 on any integer bit width.
9192
9193 ::
9194
9195       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9196       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9197       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9198
9199 Overview:
9200 """""""""
9201
9202 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9203 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
9204 occurred during the signed summation.
9205
9206 Arguments:
9207 """"""""""
9208
9209 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9210 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9211 bit width. The second element of the result structure must be of type
9212 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9213 addition.
9214
9215 Semantics:
9216 """"""""""
9217
9218 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9219 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
9220 first element of which is the signed summation, and the second element
9221 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
9222 overflow.
9223
9224 Examples:
9225 """""""""
9226
9227 .. code-block:: llvm
9228
9229       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9230       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9231       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9232       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9233
9234 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9236
9237 Syntax:
9238 """""""
9239
9240 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
9241 on any integer bit width.
9242
9243 ::
9244
9245       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9246       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9247       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9248
9249 Overview:
9250 """""""""
9251
9252 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9253 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
9254 occurred during the unsigned summation.
9255
9256 Arguments:
9257 """"""""""
9258
9259 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9260 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9261 bit width. The second element of the result structure must be of type
9262 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9263 addition.
9264
9265 Semantics:
9266 """"""""""
9267
9268 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9269 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
9270 first element of which is the sum, and the second element of which is a
9271 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
9272
9273 Examples:
9274 """""""""
9275
9276 .. code-block:: llvm
9277
9278       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9279       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9280       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9281       br i1 %obit, label %carry, label %normal
9282
9283 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
9284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9285
9286 Syntax:
9287 """""""
9288
9289 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
9290 on any integer bit width.
9291
9292 ::
9293
9294       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9295       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9296       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9297
9298 Overview:
9299 """""""""
9300
9301 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9302 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9303 overflow occurred during the signed subtraction.
9304
9305 Arguments:
9306 """"""""""
9307
9308 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9309 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9310 bit width. The second element of the result structure must be of type
9311 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9312 subtraction.
9313
9314 Semantics:
9315 """"""""""
9316
9317 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9318 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
9319 first element of which is the subtraction, and the second element of
9320 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
9321 overflow.
9322
9323 Examples:
9324 """""""""
9325
9326 .. code-block:: llvm
9327
9328       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9329       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9330       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9331       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9332
9333 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
9334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9335
9336 Syntax:
9337 """""""
9338
9339 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
9340 on any integer bit width.
9341
9342 ::
9343
9344       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9345       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9346       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9347
9348 Overview:
9349 """""""""
9350
9351 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9352 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9353 overflow occurred during the unsigned subtraction.
9354
9355 Arguments:
9356 """"""""""
9357
9358 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9359 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9360 bit width. The second element of the result structure must be of type
9361 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9362 subtraction.
9363
9364 Semantics:
9365 """"""""""
9366
9367 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9368 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
9369 the first element of which is the subtraction, and the second element of
9370 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
9371 overflow.
9372
9373 Examples:
9374 """""""""
9375
9376 .. code-block:: llvm
9377
9378       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9379       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9380       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9381       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9382
9383 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
9384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9385
9386 Syntax:
9387 """""""
9388
9389 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
9390 on any integer bit width.
9391
9392 ::
9393
9394       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9395       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9396       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9397
9398 Overview:
9399 """""""""
9400
9401 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9402 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9403 overflow occurred during the signed multiplication.
9404
9405 Arguments:
9406 """"""""""
9407
9408 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9409 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9410 bit width. The second element of the result structure must be of type
9411 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9412 multiplication.
9413
9414 Semantics:
9415 """"""""""
9416
9417 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9418 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9419 the first element of which is the multiplication, and the second element
9420 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
9421 overflow.
9422
9423 Examples:
9424 """""""""
9425
9426 .. code-block:: llvm
9427
9428       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9429       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9430       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9431       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9432
9433 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
9434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9435
9436 Syntax:
9437 """""""
9438
9439 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
9440 on any integer bit width.
9441
9442 ::
9443
9444       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9445       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9446       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9447
9448 Overview:
9449 """""""""
9450
9451 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9452 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9453 overflow occurred during the unsigned multiplication.
9454
9455 Arguments:
9456 """"""""""
9457
9458 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9459 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9460 bit width. The second element of the result structure must be of type
9461 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9462 multiplication.
9463
9464 Semantics:
9465 """"""""""
9466
9467 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9468 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9469 the first element of which is the multiplication, and the second
9470 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
9471 resulted in an overflow.
9472
9473 Examples:
9474 """""""""
9475
9476 .. code-block:: llvm
9477
9478       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9479       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9480       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9481       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9482
9483 Specialised Arithmetic Intrinsics
9484 ---------------------------------
9485
9486 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
9487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9488
9489 Syntax:
9490 """""""
9491
9492 ::
9493
9494       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
9495       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
9496
9497 Overview:
9498 """""""""
9499
9500 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
9501 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
9502 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
9503 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
9504 and add instructions.
9505
9506 Arguments:
9507 """"""""""
9508
9509 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
9510 multiplicands, a and b, and an addend c.
9511
9512 Semantics:
9513 """"""""""
9514
9515 The expression:
9516
9517 ::
9518
9519       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9520
9521 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9522 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9523 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9524 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9525 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9526 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9527
9528 Examples:
9529 """""""""
9530
9531 .. code-block:: llvm
9532
9533       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9534
9535 Half Precision Floating Point Intrinsics
9536 ----------------------------------------
9537
9538 For most target platforms, half precision floating point is a
9539 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9540 but does not support computation in the format.
9541
9542 This means that code must first load the half-precision floating point
9543 value as an i16, then convert it to float with
9544 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9545 then be performed on the float value (including extending to double
9546 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9547 if needed, then converted to i16 with
9548 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9549 i16 value.
9550
9551 .. _int_convert_to_fp16:
9552
9553 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9555
9556 Syntax:
9557 """""""
9558
9559 ::
9560
9561       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9562       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9563
9564 Overview:
9565 """""""""
9566
9567 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9568 conventional floating point type to half precision floating point format.
9569
9570 Arguments:
9571 """"""""""
9572
9573 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9574 converted.
9575
9576 Semantics:
9577 """"""""""
9578
9579 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9580 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9581 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9582
9583 Examples:
9584 """""""""
9585
9586 .. code-block:: llvm
9587
9588       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9589       store i16 %res, i16* @x, align 2
9590
9591 .. _int_convert_from_fp16:
9592
9593 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9595
9596 Syntax:
9597 """""""
9598
9599 ::
9600
9601       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9602       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9603
9604 Overview:
9605 """""""""
9606
9607 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9608 conversion from half precision floating point format to single precision
9609 floating point format.
9610
9611 Arguments:
9612 """"""""""
9613
9614 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9615 converted.
9616
9617 Semantics:
9618 """"""""""
9619
9620 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9621 conversion from half single precision floating point format to single
9622 precision floating point format. The input half-float value is
9623 represented by an ``i16`` value.
9624
9625 Examples:
9626 """""""""
9627
9628 .. code-block:: llvm
9629
9630       %a = load i16, i16* @x, align 2
9631       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9632
9633 .. _dbg_intrinsics:
9634
9635 Debugger Intrinsics
9636 -------------------
9637
9638 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9639 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9640 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9641 document.
9642
9643 Exception Handling Intrinsics
9644 -----------------------------
9645
9646 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9647 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9648 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9649
9650 .. _int_trampoline:
9651
9652 Trampoline Intrinsics
9653 ---------------------
9654
9655 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9656 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9657 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9658 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9659 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9660 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9661 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9662 extension.
9663
9664 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9665 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9666 It can be created as follows:
9667
9668 .. code-block:: llvm
9669
9670       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9671       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9672       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9673       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9674       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9675
9676 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9677 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9678
9679 .. _int_it:
9680
9681 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9683
9684 Syntax:
9685 """""""
9686
9687 ::
9688
9689       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9690
9691 Overview:
9692 """""""""
9693
9694 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9695 turning it into a trampoline.
9696
9697 Arguments:
9698 """"""""""
9699
9700 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9701 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9702 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9703 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9704 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9705 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9706 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9707 bitcast to an ``i8*``.
9708
9709 Semantics:
9710 """"""""""
9711
9712 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9713 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9714 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9715 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9716 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9717 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9718 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9719 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9720 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9721 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9722 modified, then the effect of any later call to the returned function
9723 pointer is undefined.
9724
9725 .. _int_at:
9726
9727 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9729
9730 Syntax:
9731 """""""
9732
9733 ::
9734
9735       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9736
9737 Overview:
9738 """""""""
9739
9740 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9741 a trampoline (passed as ``tramp``).
9742
9743 Arguments:
9744 """"""""""
9745
9746 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9747 code filled in by a previous call to
9748 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9749
9750 Semantics:
9751 """"""""""
9752
9753 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9754 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9755 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9756 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9757 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9758
9759 .. _int_mload_mstore:
9760
9761 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9762 ---------------------------------------
9763
9764 LLVM provides intrinsics for predicated vector load and store operations. The predicate is specified by a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits of the mask are on, the intrinsic is identical to a regular vector load or store. When all bits are off, no memory is accessed.
9765
9766 .. _int_mload:
9767
9768 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9770
9771 Syntax:
9772 """""""
9773 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9774
9775 ::
9776
9777       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9778       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9779
9780 Overview:
9781 """""""""
9782
9783 Reads a vector from memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes of the '``passthru``' operand.
9784
9785
9786 Arguments:
9787 """"""""""
9788
9789 The first operand is the base pointer for the load. The second operand is the alignment of the source location. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the base pointer and the type of the '``passthru``' operand are the same vector types.
9790
9791
9792 Semantics:
9793 """"""""""
9794
9795 The '``llvm.masked.load``' intrinsic is designed for conditional reading of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked loads and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar load operations.
9796 The result of this operation is equivalent to a regular vector load instruction followed by a 'select' between the loaded and the passthru values, predicated on the same mask. However, using this intrinsic prevents exceptions on memory access to masked-off lanes.
9797
9798
9799 ::
9800
9801        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9802
9803        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9804        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9805        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9806
9807 .. _int_mstore:
9808
9809 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9811
9812 Syntax:
9813 """""""
9814 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9815
9816 ::
9817
9818        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9819        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9820
9821 Overview:
9822 """""""""
9823
9824 Writes a vector to memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
9825
9826 Arguments:
9827 """"""""""
9828
9829 The first operand is the vector value to be written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the value operand. The third operand is the alignment of the destination location. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
9830
9831
9832 Semantics:
9833 """"""""""
9834
9835 The '``llvm.masked.store``' intrinsics is designed for conditional writing of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked store and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9836 The result of this operation is equivalent to a load-modify-store sequence. However, using this intrinsic prevents exceptions and data races on memory access to masked-off lanes.
9837
9838 ::
9839
9840        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9841
9842        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9843        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9844        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9845        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9846
9847
9848 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
9849 -------------------------------------------
9850
9851 LLVM provides intrinsics for vector gather and scatter operations. They are similar to :ref:`Masked Vector Load and Store <int_mload_mstore>`, except they are designed for arbitrary memory accesses, rather than sequential memory accesses. Gather and scatter also employ a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits are off, no memory is accessed.
9852
9853 .. _int_mgather:
9854
9855 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
9856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9857
9858 Syntax:
9859 """""""
9860 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer or floating point data type gathered together into one vector.
9861
9862 ::
9863
9864       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9865       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9866
9867 Overview:
9868 """""""""
9869
9870 Reads scalar values from arbitrary memory locations and gathers them into one vector. The memory locations are provided in the vector of pointers '``ptrs``'. The memory is accessed according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes of the '``passthru``' operand.
9871
9872
9873 Arguments:
9874 """"""""""
9875
9876 The first operand is a vector of pointers which holds all memory addresses to read. The second operand is an alignment of the source addresses. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the vector of pointers and the type of the '``passthru``' operand are the same vector types.
9877
9878
9879 Semantics:
9880 """"""""""
9881
9882 The '``llvm.masked.gather``' intrinsic is designed for conditional reading of multiple scalar values from arbitrary memory locations in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked gathers and allows vectorizing basic blocks with data and control divergence. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of scalar load operations.
9883 The semantics of this operation are equivalent to a sequence of conditional scalar loads with subsequent gathering all loaded values into a single vector. The mask restricts memory access to certain lanes and facilitates vectorization of predicated basic blocks.
9884
9885
9886 ::
9887
9888        %res = call <4 x double> @llvm.masked.gather.v4f64 (<4 x double*> %ptrs, i32 8, <4 x i1>%mask, <4 x double> <true, true, true, true>)
9889
9890        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
9891        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
9892        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
9893        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
9894        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
9895
9896        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
9897        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
9898        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
9899        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
9900
9901        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
9902        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
9903        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
9904        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
9905
9906 .. _int_mscatter:
9907
9908 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
9909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9910
9911 Syntax:
9912 """""""
9913 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory addresses. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
9914
9915 ::
9916
9917        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9918        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9919
9920 Overview:
9921 """""""""
9922
9923 Writes each element from the value vector to the corresponding memory address. The memory addresses are represented as a vector of pointers. Writing is done according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
9924
9925 Arguments:
9926 """"""""""
9927
9928 The first operand is a vector value to be written to memory. The second operand is a vector of pointers, pointing to where the value elements should be stored. It has the same underlying type as the value operand. The third operand is an alignment of the destination addresses. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
9929
9930
9931 Semantics:
9932 """"""""""
9933
9934 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergency. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9935
9936 ::
9937
9938        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
9939        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
9940
9941        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
9942        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
9943        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
9944        ..
9945        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
9946        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
9947        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
9948        ..
9949        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
9950        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
9951        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
9952        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
9953        ..
9954        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
9955
9956
9957 Memory Use Markers
9958 ------------------
9959
9960 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9961 memory objects and ranges where variables are immutable.
9962
9963 .. _int_lifestart:
9964
9965 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9967
9968 Syntax:
9969 """""""
9970
9971 ::
9972
9973       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9974
9975 Overview:
9976 """""""""
9977
9978 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9979 object's lifetime.
9980
9981 Arguments:
9982 """"""""""
9983
9984 The first argument is a constant integer representing the size of the
9985 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9986 to the object.
9987
9988 Semantics:
9989 """"""""""
9990
9991 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9992 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9993 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9994 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9995
9996 .. _int_lifeend:
9997
9998 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10000
10001 Syntax:
10002 """""""
10003
10004 ::
10005
10006       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10007
10008 Overview:
10009 """""""""
10010
10011 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
10012 object's lifetime.
10013
10014 Arguments:
10015 """"""""""
10016
10017 The first argument is a constant integer representing the size of the
10018 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10019 to the object.
10020
10021 Semantics:
10022 """"""""""
10023
10024 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
10025 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
10026 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
10027 object following this intrinsic may be removed as dead.
10028
10029 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
10030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10031
10032 Syntax:
10033 """""""
10034
10035 ::
10036
10037       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10038
10039 Overview:
10040 """""""""
10041
10042 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
10043 a memory object will not change.
10044
10045 Arguments:
10046 """"""""""
10047
10048 The first argument is a constant integer representing the size of the
10049 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10050 to the object.
10051
10052 Semantics:
10053 """"""""""
10054
10055 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
10056 the return value, the referenced memory location is constant and
10057 unchanging.
10058
10059 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
10060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10061
10062 Syntax:
10063 """""""
10064
10065 ::
10066
10067       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10068
10069 Overview:
10070 """""""""
10071
10072 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
10073 memory object are mutable.
10074
10075 Arguments:
10076 """"""""""
10077
10078 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
10079 The second argument is a constant integer representing the size of the
10080 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
10081 pointer to the object.
10082
10083 Semantics:
10084 """"""""""
10085
10086 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
10087
10088 General Intrinsics
10089 ------------------
10090
10091 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
10092 purpose.
10093
10094 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
10095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10096
10097 Syntax:
10098 """""""
10099
10100 ::
10101
10102       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10103
10104 Overview:
10105 """""""""
10106
10107 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
10108
10109 Arguments:
10110 """"""""""
10111
10112 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
10113 global string, the third is a pointer to a global string which is the
10114 source file name, and the last argument is the line number.
10115
10116 Semantics:
10117 """"""""""
10118
10119 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
10120 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
10121 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
10122 ignored by code generation and optimization.
10123
10124 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
10125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10126
10127 Syntax:
10128 """""""
10129
10130 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
10131 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
10132 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
10133 '``0``'.
10134
10135 ::
10136
10137       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10138       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10139       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10140       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10141       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10142
10143 Overview:
10144 """""""""
10145
10146 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
10147
10148 Arguments:
10149 """"""""""
10150
10151 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
10152 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
10153 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
10154 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
10155
10156 Semantics:
10157 """"""""""
10158
10159 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
10160 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
10161 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
10162 generation and optimization.
10163
10164 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
10165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10166
10167 Syntax:
10168 """""""
10169
10170 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
10171 any integer bit width.
10172
10173 ::
10174
10175       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10176       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10177       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10178       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10179       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10180
10181 Overview:
10182 """""""""
10183
10184 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
10185
10186 Arguments:
10187 """"""""""
10188
10189 The first argument is an integer value (result of some expression), the
10190 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
10191 global string which is the source file name, and the last argument is
10192 the line number. It returns the value of the first argument.
10193
10194 Semantics:
10195 """"""""""
10196
10197 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
10198 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
10199 optimizations that want to look for these annotations. These have no
10200 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
10201
10202 '``llvm.trap``' Intrinsic
10203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10204
10205 Syntax:
10206 """""""
10207
10208 ::
10209
10210       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
10211
10212 Overview:
10213 """""""""
10214
10215 The '``llvm.trap``' intrinsic.
10216
10217 Arguments:
10218 """"""""""
10219
10220 None.
10221
10222 Semantics:
10223 """"""""""
10224
10225 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
10226 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
10227 lowered to a call of the ``abort()`` function.
10228
10229 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
10230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10231
10232 Syntax:
10233 """""""
10234
10235 ::
10236
10237       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
10238
10239 Overview:
10240 """""""""
10241
10242 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
10243
10244 Arguments:
10245 """"""""""
10246
10247 None.
10248
10249 Semantics:
10250 """"""""""
10251
10252 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
10253 execution trap with the intention of requesting the attention of a
10254 debugger.
10255
10256 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
10257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10258
10259 Syntax:
10260 """""""
10261
10262 ::
10263
10264       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
10265
10266 Overview:
10267 """""""""
10268
10269 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
10270 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
10271 is placed on the stack before local variables.
10272
10273 Arguments:
10274 """"""""""
10275
10276 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
10277 The first argument is the value loaded from the stack guard
10278 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
10279 enough space to hold the value of the guard.
10280
10281 Semantics:
10282 """"""""""
10283
10284 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
10285 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
10286 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
10287 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
10288 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
10289 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
10290 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
10291
10292 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
10293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10294
10295 Syntax:
10296 """""""
10297
10298 ::
10299
10300       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
10301
10302 Overview:
10303 """""""""
10304
10305 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
10306 created stack protector and if they are not equal calls the
10307 ``__stack_chk_fail()`` function.
10308
10309 Arguments:
10310 """"""""""
10311
10312 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
10313 the variable ``@__stack_chk_guard``.
10314
10315 Semantics:
10316 """"""""""
10317
10318 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
10319 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
10320 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
10321
10322 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
10323 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
10324 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
10325 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
10326 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
10327 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
10328 codegen after the tail call decision has occurred.
10329
10330 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
10331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10332
10333 Syntax:
10334 """""""
10335
10336 ::
10337
10338       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
10339       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
10340
10341 Overview:
10342 """""""""
10343
10344 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
10345 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
10346 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
10347 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
10348 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
10349 other object.
10350
10351 Arguments:
10352 """"""""""
10353
10354 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
10355 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
10356 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
10357 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
10358 only accepts constants.
10359
10360 Semantics:
10361 """"""""""
10362
10363 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
10364 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
10365 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
10366 on the ``min`` argument).
10367
10368 '``llvm.expect``' Intrinsic
10369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10370
10371 Syntax:
10372 """""""
10373
10374 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
10375 integer bit width.
10376
10377 ::
10378
10379       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
10380       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
10381       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
10382
10383 Overview:
10384 """""""""
10385
10386 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
10387 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
10388
10389 Arguments:
10390 """"""""""
10391
10392 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
10393 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
10394 constant value, variables are not allowed.
10395
10396 Semantics:
10397 """"""""""
10398
10399 This intrinsic is lowered to the ``val``.
10400
10401 .. _int_assume:
10402
10403 '``llvm.assume``' Intrinsic
10404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10405
10406 Syntax:
10407 """""""
10408
10409 ::
10410
10411       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
10412
10413 Overview:
10414 """""""""
10415
10416 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
10417 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
10418 of the code.
10419
10420 Arguments:
10421 """"""""""
10422
10423 The condition which the optimizer may assume is always true.
10424
10425 Semantics:
10426 """"""""""
10427
10428 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
10429 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
10430 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
10431 provided condition are not used for code generation. If the condition is
10432 violated during execution, the behavior is undefined.
10433
10434 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
10435 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
10436 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
10437 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
10438 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
10439 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
10440 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
10441 optimizer.
10442
10443 .. _bitset.test:
10444
10445 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
10446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10447
10448 Syntax:
10449 """""""
10450
10451 ::
10452
10453       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
10454
10455
10456 Arguments:
10457 """"""""""
10458
10459 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
10460 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
10461
10462 Overview:
10463 """""""""
10464
10465 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
10466 member of the given bitset.
10467
10468 '``llvm.donothing``' Intrinsic
10469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10470
10471 Syntax:
10472 """""""
10473
10474 ::
10475
10476       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
10477
10478 Overview:
10479 """""""""
10480
10481 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
10482 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
10483 with an invoke instruction.
10484
10485 Arguments:
10486 """"""""""
10487
10488 None.
10489
10490 Semantics:
10491 """"""""""
10492
10493 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
10494 by codegen.
10495
10496 Stack Map Intrinsics
10497 --------------------
10498
10499 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
10500 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
10501 are described in :doc:`StackMaps`.