637973fb17c781f4fcb8cb38601375dd8c89d9e7
[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 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
838    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
839    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
840    are still valid, which allows any character to be part of a name.
841
842 Syntax::
843
844     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
845     !0 = !{!"zero"}
846     !1 = !{!"one"}
847     !2 = !{!"two"}
848     ; A named metadata.
849     !name = !{!0, !1, !2}
850
851 .. _paramattrs:
852
853 Parameter Attributes
854 --------------------
855
856 The return type and each parameter of a function type may have a set of
857 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
858 used to communicate additional information about the result or
859 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
860 of the function, not of the function type, so functions with different
861 parameter attributes can have the same function type.
862
863 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
864 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
865 For example:
866
867 .. code-block:: llvm
868
869     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
870     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
871     declare signext i8 @returns_signed_char()
872
873 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
874 ``readonly``) come immediately after the argument list.
875
876 Currently, only the following parameter attributes are defined:
877
878 ``zeroext``
879     This indicates to the code generator that the parameter or return
880     value should be zero-extended to the extent required by the target's
881     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
882     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
883 ``signext``
884     This indicates to the code generator that the parameter or return
885     value should be sign-extended to the extent required by the target's
886     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
887     the callee (for a return value).
888 ``inreg``
889     This indicates that this parameter or return value should be treated
890     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
891     a function call or return (usually, by putting it in a register as
892     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
893     two different kinds of registers). Use of this attribute is
894     target-specific.
895 ``byval``
896     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
897     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
898     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
899     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
900     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
901     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
902     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
903     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
904     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
905     values.
906
907     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
908     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
909     form and the known alignment of the pointer specified to the call
910     site. If the alignment is not specified, then the code generator
911     makes a target-specific assumption.
912
913 .. _attr_inalloca:
914
915 ``inalloca``
916
917     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
918     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
919     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
920     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
921     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
922     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
923
924     An argument allocation may be used by a call at most once because
925     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
926     used in conjunction with other attributes that affect argument
927     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
928     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
929     large aggregate return values, which means that frontend authors
930     must lower them with ``sret`` pointers.
931
932     When the call site is reached, the argument allocation must have
933     been the most recent stack allocation that is still live, or the
934     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
935     space after an argument allocation and before its call site, but it
936     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
937     <int_stackrestore>`.
938
939     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
940     attribute.
941
942 ``sret``
943     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
944     structure that is the return value of the function in the source
945     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
946     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
947     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
948     the first parameter. This is not a valid attribute for return
949     values.
950
951 ``align <n>``
952     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
953     have the specified alignment.
954
955     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
956     ``byval`` attribute.
957
958 .. _noalias:
959
960 ``noalias``
961     This indicates that objects accessed via pointer values
962     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
963     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
964     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
965     also has additional semantics described below. The caller shares the
966     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
967     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
968     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
969
970     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
971     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
972
973     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
974     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
975     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
976     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
977     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
978     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
979     storage for any other object accessible to the caller.
980
981 ``nocapture``
982     This indicates that the callee does not make any copies of the
983     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
984     attribute for return values.
985
986 .. _nest:
987
988 ``nest``
989     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
990     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
991     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
992
993 ``returned``
994     This indicates that the function always returns the argument as its return
995     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
996     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
997     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
998     the callee. The parameter and the function return type must be valid
999     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1000     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1001
1002 ``nonnull``
1003     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1004     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1005     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1006     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1007     is non-null.
1008
1009 ``dereferenceable(<n>)``
1010     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1011     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1012     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1013     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1014     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1015     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1016     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1017     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1018     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1019
1020 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1021     This indicates that the parameter or return value isn't both
1022     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1023     time.  All non-null pointers tagged with
1024     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1025     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1026     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1027     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1028     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1029     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1030     ``dereferenceable(<n>)``).  This attribute may only be applied to
1031     pointer typed parameters.
1032
1033 .. _gc:
1034
1035 Garbage Collector Strategy Names
1036 --------------------------------
1037
1038 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1039 string:
1040
1041 .. code-block:: llvm
1042
1043     define void @f() gc "name" { ... }
1044
1045 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1046 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins.  Specifying a GC
1047 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1048 named garbage collection algorithm.  Note that LLVM itself does not contain a
1049 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1050 which can interoperate with a collector provided externally.
1051
1052 .. _prefixdata:
1053
1054 Prefix Data
1055 -----------
1056
1057 Prefix data is data associated with a function which the code
1058 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1059 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1060 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1061 available through the function pointer while still allowing the
1062 function pointer to be called.
1063
1064 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1065 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1066 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1067 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1068 with a single ``i32``,
1069
1070 .. code-block:: llvm
1071
1072     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1073
1074 The prefix data can be referenced as,
1075
1076 .. code-block:: llvm
1077
1078     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1079     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1080     %b = load i32, i32* %a
1081
1082 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1083 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1084 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1085 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1086 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1087 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1088 data.
1089
1090 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1091 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1092 optimizers but will not be emitted in the object file.
1093
1094 .. _prologuedata:
1095
1096 Prologue Data
1097 -------------
1098
1099 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1100 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1101 function hot-patching and instrumentation.
1102
1103 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1104 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1105 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1106 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1107 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1108 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1109 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1110 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1111
1112 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1113 which encodes the ``nop`` instruction:
1114
1115 .. code-block:: llvm
1116
1117     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1118
1119 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1120 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1121 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1122
1123 .. code-block:: llvm
1124
1125     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1126
1127     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1128
1129 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1130 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1131 optimizers but will not be emitted in the object file.
1132
1133 .. _attrgrp:
1134
1135 Attribute Groups
1136 ----------------
1137
1138 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1139 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1140 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1141 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1142 group will capture the important command line flags used to build that file.
1143
1144 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1145 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1146 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1147 different groups are merged.
1148
1149 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1150 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1151
1152 .. code-block:: llvm
1153
1154    ; Target-independent attributes:
1155    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1156
1157    ; Target-dependent attributes:
1158    attributes #1 = { "no-sse" }
1159
1160    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1161    define void @f() #0 #1 { ... }
1162
1163 .. _fnattrs:
1164
1165 Function Attributes
1166 -------------------
1167
1168 Function attributes are set to communicate additional information about
1169 a function. Function attributes are considered to be part of the
1170 function, not of the function type, so functions with different function
1171 attributes can have the same function type.
1172
1173 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1174 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1175 example:
1176
1177 .. code-block:: llvm
1178
1179     define void @f() noinline { ... }
1180     define void @f() alwaysinline { ... }
1181     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1182     define void @f() optsize { ... }
1183
1184 ``alignstack(<n>)``
1185     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1186     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1187     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1188     parentheses.
1189 ``alwaysinline``
1190     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1191     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1192     inlining size threshold for this caller.
1193 ``builtin``
1194     This indicates that the callee function at a call site should be
1195     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1196     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1197     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1198     attribute.
1199 ``cold``
1200     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1201     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1202     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1203     weight.
1204 ``convergent``
1205     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1206     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1207     Transformations that are execution model agnostic may only move or
1208     tranform this call if the final location is control equivalent to its
1209     original position in the program, where control equivalence is defined as
1210     A dominates B and B post-dominates A, or vice versa.
1211 ``inlinehint``
1212     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1213     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1214     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1215     inliner.
1216 ``jumptable``
1217     This attribute indicates that the function should be added to a
1218     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1219     references to this function should be replaced with a reference to the
1220     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1221     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1222     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1223     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1224 ``minsize``
1225     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1226     passes make choices that keep the code size of this function as small
1227     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1228     performance in order to minimize the size of the generated code.
1229 ``naked``
1230     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1231     function. This can have very system-specific consequences.
1232 ``nobuiltin``
1233     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1234     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1235     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1236     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1237     and on function declarations and definitions.
1238 ``noduplicate``
1239     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1240     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1241     within its parent function, but may not be duplicated within
1242     its parent function.
1243
1244     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1245     be an inlining candidate, provided that the call is not
1246     duplicated by inlining. That implies that the function has
1247     internal linkage and only has one call site, so the original
1248     call is dead after inlining.
1249 ``noimplicitfloat``
1250     This attributes disables implicit floating point instructions.
1251 ``noinline``
1252     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1253     function in any situation. This attribute may not be used together
1254     with the ``alwaysinline`` attribute.
1255 ``nonlazybind``
1256     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1257     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1258     startup time if the function is not called during program startup.
1259 ``noredzone``
1260     This attribute indicates that the code generator should not use a
1261     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1262 ``noreturn``
1263     This function attribute indicates that the function never returns
1264     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1265     function ever does dynamically return.
1266 ``nounwind``
1267     This function attribute indicates that the function never raises an
1268     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1269     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1270     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1271     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1272     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1273 ``optnone``
1274     This function attribute indicates that the function is not optimized
1275     by any optimization or code generator passes with the
1276     exception of interprocedural optimization passes.
1277     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1278     attribute; this attribute is also incompatible
1279     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1280
1281     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1282     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1283     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1284     candidates for inlining into the body of this function.
1285 ``optsize``
1286     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1287     passes make choices that keep the code size of this function low,
1288     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1289     long as they do not significantly impact runtime performance.
1290 ``readnone``
1291     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1292     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1293     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1294     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1295     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1296     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1297     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1298     the ``C++`` exception throwing methods.
1299
1300     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1301     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1302     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1303 ``readonly``
1304     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1305     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1306     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1307     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1308     state that may be set in the caller. A readonly function always
1309     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1310     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1311     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1312     methods.
1313
1314     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1315     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1316     the pointer points to.
1317 ``returns_twice``
1318     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1319     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1320     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1321     functions.
1322 ``safestack``
1323     This attribute indicates that
1324     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1325     protection is enabled for this function.
1326
1327     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1328     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1329     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1330     function will have a ``safestack`` attribute.
1331 ``sanitize_address``
1332     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1333     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1334 ``sanitize_memory``
1335     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1336     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1337 ``sanitize_thread``
1338     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1339     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1340 ``ssp``
1341     This attribute indicates that the function should emit a stack
1342     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1343     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1344     return from the function to see if it has been overwritten. A
1345     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1346     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1347
1348     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1349     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1350     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1351       ``ssp-buffer-size``.
1352
1353     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1354     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1355
1356     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1357     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1358     function will have an ``ssp`` attribute.
1359 ``sspreq``
1360     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1361     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1362     attribute.
1363
1364     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1365     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1366     The specific layout rules are:
1367
1368     #. Large arrays and structures containing large arrays
1369        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1370     #. Small arrays and structures containing small arrays
1371        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1372     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1373        protector.
1374
1375     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1376     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1377     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1378     an ``sspreq`` attribute.
1379 ``sspstrong``
1380     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1381     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1382     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1383     will enable protectors for functions with:
1384
1385     - Arrays of any size and type
1386     - Aggregates containing an array of any size and type.
1387     - Calls to alloca().
1388     - Local variables that have had their address taken.
1389
1390     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1391     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1392     The specific layout rules are:
1393
1394     #. Large arrays and structures containing large arrays
1395        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1396     #. Small arrays and structures containing small arrays
1397        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1398     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1399        protector.
1400
1401     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1402
1403     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1404     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1405     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1406 ``"thunk"``
1407     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1408     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1409     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1410     match the thunk target prototype.
1411 ``uwtable``
1412     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1413     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1414     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1415     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1416     units.
1417
1418 .. _moduleasm:
1419
1420 Module-Level Inline Assembly
1421 ----------------------------
1422
1423 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1424 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1425 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1426 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1427
1428 .. code-block:: llvm
1429
1430     module asm "inline asm code goes here"
1431     module asm "more can go here"
1432
1433 The strings can contain any character by escaping non-printable
1434 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1435 two digit hex code for the number.
1436
1437 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1438 assembly code is generated.
1439
1440 .. _langref_datalayout:
1441
1442 Data Layout
1443 -----------
1444
1445 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1446 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1447 simply:
1448
1449 .. code-block:: llvm
1450
1451     target datalayout = "layout specification"
1452
1453 The *layout specification* consists of a list of specifications
1454 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1455 with a letter and may include other information after the letter to
1456 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1457 as follows:
1458
1459 ``E``
1460     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1461     the bits with the most significance have the lowest address
1462     location.
1463 ``e``
1464     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1465     is, the bits with the least significance have the lowest address
1466     location.
1467 ``S<size>``
1468     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1469     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1470     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1471     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1472     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1473     alignment promotions.
1474 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1475     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1476     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1477     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1478     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1479     in the range [1,2^23).
1480 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1481     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1482     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1483 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1484     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1485     ``<size>``.
1486 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1487     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1488     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1489     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1490     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1491     targets.
1492 ``a:<abi>:<pref>``
1493     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1494 ``m:<mangling>``
1495     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1496     options are
1497
1498     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1499     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1500     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1501       symbols get a ``_`` prefix.
1502     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1503       functions also get a suffix based on the frame size.
1504 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1505     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1506     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1507     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1508     this set are considered to support most general arithmetic operations
1509     efficiently.
1510
1511 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1512 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1513 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1514
1515 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1516 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1517 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1518 specifications are given in this list:
1519
1520 -  ``E`` - big endian
1521 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1522 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1523    same as the default address space.
1524 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1525 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1526 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1527 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1528 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1529 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1530    alignment of 64-bits
1531 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1532 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1533 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1534 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1535 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1536 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1537 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1538
1539 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1540 following rules:
1541
1542 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1543    that specification is used.
1544 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1545    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1546    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1547    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1548    given the default specifications above, the i7 type will use the
1549    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1550    alignment of i64 (largest specified).
1551 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1552    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1553    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1554    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1555
1556 The function of the data layout string may not be what you expect.
1557 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1558 the code generator should use.
1559
1560 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1561 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1562 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1563 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1564 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1565 don't specify the string, the default specifications will be used to
1566 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1567 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1568 these default specifications.
1569
1570 .. _langref_triple:
1571
1572 Target Triple
1573 -------------
1574
1575 A module may specify a target triple string that describes the target
1576 host. The syntax for the target triple is simply:
1577
1578 .. code-block:: llvm
1579
1580     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1581
1582 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1583 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1584
1585 ::
1586
1587     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1588     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1589
1590 This information is passed along to the backend so that it generates
1591 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1592 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1593
1594 .. _pointeraliasing:
1595
1596 Pointer Aliasing Rules
1597 ----------------------
1598
1599 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1600 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1601 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1602 to the following rules:
1603
1604 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1605    value it is *based* on.
1606 -  An address of a global variable is associated with the address range
1607    of the variable's storage.
1608 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1609    address range of the allocated storage.
1610 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1611    address.
1612 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1613    a function not defined within LLVM may be associated with address
1614    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1615    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1616    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1617
1618 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1619 following rules:
1620
1621 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1622    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1623 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1624    ``bitcast``.
1625 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1626    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1627    the pointer's value.
1628 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1629
1630 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1631 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1632
1633 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1634 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1635 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1636 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1637 alignment of the store.
1638
1639 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1640 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1641 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1642 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1643 alias analysis.
1644
1645 .. _volatile:
1646
1647 Volatile Memory Accesses
1648 ------------------------
1649
1650 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1651 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1652 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1653 volatile operations or change their order of execution relative to other
1654 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1655 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1656 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1657
1658 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1659 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1660 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1661 target-legal volatile load/store instructions.
1662
1663 .. admonition:: Rationale
1664
1665  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1666  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1667  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1668  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1669  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1670  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1671  do not violate the frontend's contract with the language.
1672
1673 .. _memmodel:
1674
1675 Memory Model for Concurrent Operations
1676 --------------------------------------
1677
1678 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1679 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1680 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1681 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1682
1683 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1684
1685 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1686 that
1687
1688 -  Is a superset of single-thread program order, and
1689 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1690    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1691    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1692    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1693    Constraints <ordering>`).
1694
1695 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1696 between a thread and signals executing inside that thread.
1697
1698 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1699 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1700 (defined) write operations (store instructions, atomic
1701 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1702 section, initialized globals are considered to have a write of the
1703 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1704 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1705 may see any write to the same byte, except:
1706
1707 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1708    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1709    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1710 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1711    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1712
1713 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1714
1715 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1716    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1717    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1718    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1719    synchronization.)
1720 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1721    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1722 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1723    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1724 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1725    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1726    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1727    constraints on how the choice is made.
1728 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1729
1730 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1731 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1732 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1733 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1734 than one instruction to read the series of bytes.
1735
1736 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1737 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1738 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1739 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1740 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1741 from an address, introducing a store can change a load that may see
1742 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1743
1744 .. _ordering:
1745
1746 Atomic Memory Ordering Constraints
1747 ----------------------------------
1748
1749 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1750 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1751 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1752 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1753 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1754 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1755 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1756 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1757 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1758 differently since they don't take an address. See that instruction's
1759 documentation for details.
1760
1761 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1762 :doc:`Atomics`.
1763
1764 ``unordered``
1765     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1766     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1767     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1768     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1769     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1770     to make them atomic in any interesting way.
1771 ``monotonic``
1772     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1773     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1774     address. All modification orders must be compatible with the
1775     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1776     orders can be combined to a global total order for the whole program
1777     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1778     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1779     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1780     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1781     happens before another atomic read of the same address, the later
1782     read must see the same value or a later value in the address's
1783     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1784     stronger) operations on the same address. If an address is written
1785     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1786     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1787     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1788     ``memory_order_relaxed``.
1789 ``acquire``
1790     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1791     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1792     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1793 ``release``
1794     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1795     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1796     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1797     complete description; see the C++0x definition of a release
1798     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1799     ``memory_order_release``.
1800 ``acq_rel`` (acquire+release)
1801     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1802     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1803 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1804     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1805     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1806     writes), there is a global total order on all
1807     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1808     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1809     modification orders of all the affected addresses. Each
1810     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1811     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1812     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1813
1814 .. _singlethread:
1815
1816 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1817 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1818 other operations running in the same thread (for example, in signal
1819 handlers).
1820
1821 .. _fastmath:
1822
1823 Fast-Math Flags
1824 ---------------
1825
1826 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1827 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1828 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can be set to enable
1829 otherwise unsafe floating point operations
1830
1831 ``nnan``
1832    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1833    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1834    NaNs, but the value of the result is undefined.
1835
1836 ``ninf``
1837    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1838    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1839    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1840
1841 ``nsz``
1842    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1843    argument or result as insignificant.
1844
1845 ``arcp``
1846    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1847    argument rather than perform division.
1848
1849 ``fast``
1850    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1851    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1852    flag implies all the others.
1853
1854 .. _uselistorder:
1855
1856 Use-list Order Directives
1857 -------------------------
1858
1859 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1860 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1861 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1862 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1863
1864 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1865 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1866 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1867
1868 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1869 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1870 function's scope.
1871
1872 :Syntax:
1873
1874 ::
1875
1876     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1877     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1878
1879 :Examples:
1880
1881 ::
1882
1883     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1884     entry:
1885       ; ... instructions ...
1886     bb:
1887       ; ... instructions ...
1888
1889       ; At function scope.
1890       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1891       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1892     }
1893
1894     ; At global scope.
1895     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1896     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1897     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1898     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1899
1900 .. _typesystem:
1901
1902 Type System
1903 ===========
1904
1905 The LLVM type system is one of the most important features of the
1906 intermediate representation. Being typed enables a number of
1907 optimizations to be performed on the intermediate representation
1908 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1909 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1910 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1911 not feasible to perform on normal three address code representations.
1912
1913 .. _t_void:
1914
1915 Void Type
1916 ---------
1917
1918 :Overview:
1919
1920
1921 The void type does not represent any value and has no size.
1922
1923 :Syntax:
1924
1925
1926 ::
1927
1928       void
1929
1930
1931 .. _t_function:
1932
1933 Function Type
1934 -------------
1935
1936 :Overview:
1937
1938
1939 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1940 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1941 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1942 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1943
1944 :Syntax:
1945
1946 ::
1947
1948       <returntype> (<parameter list>)
1949
1950 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1951 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1952 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1953 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1954 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1955 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1956
1957 :Examples:
1958
1959 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1960 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1961 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1962 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1963 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1964 | ``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. |
1965 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1966 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1967 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1968
1969 .. _t_firstclass:
1970
1971 First Class Types
1972 -----------------
1973
1974 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1975 Values of these types are the only ones which can be produced by
1976 instructions.
1977
1978 .. _t_single_value:
1979
1980 Single Value Types
1981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1982
1983 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1984
1985 .. _t_integer:
1986
1987 Integer Type
1988 """"""""""""
1989
1990 :Overview:
1991
1992 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1993 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1994 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1995
1996 :Syntax:
1997
1998 ::
1999
2000       iN
2001
2002 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2003 value.
2004
2005 Examples:
2006 *********
2007
2008 +----------------+------------------------------------------------+
2009 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2010 +----------------+------------------------------------------------+
2011 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2012 +----------------+------------------------------------------------+
2013 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2014 +----------------+------------------------------------------------+
2015
2016 .. _t_floating:
2017
2018 Floating Point Types
2019 """"""""""""""""""""
2020
2021 .. list-table::
2022    :header-rows: 1
2023
2024    * - Type
2025      - Description
2026
2027    * - ``half``
2028      - 16-bit floating point value
2029
2030    * - ``float``
2031      - 32-bit floating point value
2032
2033    * - ``double``
2034      - 64-bit floating point value
2035
2036    * - ``fp128``
2037      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2038
2039    * - ``x86_fp80``
2040      -  80-bit floating point value (X87)
2041
2042    * - ``ppc_fp128``
2043      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2044
2045 X86_mmx Type
2046 """"""""""""
2047
2048 :Overview:
2049
2050 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2051 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2052 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2053 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2054 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2055 of this type.
2056
2057 :Syntax:
2058
2059 ::
2060
2061       x86_mmx
2062
2063
2064 .. _t_pointer:
2065
2066 Pointer Type
2067 """"""""""""
2068
2069 :Overview:
2070
2071 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2072 commonly used to reference objects in memory.
2073
2074 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2075 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2076 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2077 are target-specific.
2078
2079 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2080 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2081
2082 :Syntax:
2083
2084 ::
2085
2086       <type> *
2087
2088 :Examples:
2089
2090 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2091 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2092 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2093 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2094 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2095 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2096 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2097
2098 .. _t_vector:
2099
2100 Vector Type
2101 """""""""""
2102
2103 :Overview:
2104
2105 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2106 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2107 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2108 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2109 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2110
2111 :Syntax:
2112
2113 ::
2114
2115       < <# elements> x <elementtype> >
2116
2117 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2118 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2119 of size zero are not allowed.
2120
2121 :Examples:
2122
2123 +-------------------+--------------------------------------------------+
2124 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2125 +-------------------+--------------------------------------------------+
2126 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2127 +-------------------+--------------------------------------------------+
2128 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2129 +-------------------+--------------------------------------------------+
2130 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2131 +-------------------+--------------------------------------------------+
2132
2133 .. _t_label:
2134
2135 Label Type
2136 ^^^^^^^^^^
2137
2138 :Overview:
2139
2140 The label type represents code labels.
2141
2142 :Syntax:
2143
2144 ::
2145
2146       label
2147
2148 .. _t_metadata:
2149
2150 Metadata Type
2151 ^^^^^^^^^^^^^
2152
2153 :Overview:
2154
2155 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2156 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2157
2158 :Syntax:
2159
2160 ::
2161
2162       metadata
2163
2164 .. _t_aggregate:
2165
2166 Aggregate Types
2167 ^^^^^^^^^^^^^^^
2168
2169 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2170 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2171 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2172 aggregate types.
2173
2174 .. _t_array:
2175
2176 Array Type
2177 """"""""""
2178
2179 :Overview:
2180
2181 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2182 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2183 elements) and an underlying data type.
2184
2185 :Syntax:
2186
2187 ::
2188
2189       [<# elements> x <elementtype>]
2190
2191 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2192 be any type with a size.
2193
2194 :Examples:
2195
2196 +------------------+--------------------------------------+
2197 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2198 +------------------+--------------------------------------+
2199 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2200 +------------------+--------------------------------------+
2201 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2202 +------------------+--------------------------------------+
2203
2204 Here are some examples of multidimensional arrays:
2205
2206 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2207 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2208 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2209 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2210 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2211 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2212 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2213
2214 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2215 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2216 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2217 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2218 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2219 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2220 example.
2221
2222 .. _t_struct:
2223
2224 Structure Type
2225 """"""""""""""
2226
2227 :Overview:
2228
2229 The structure type is used to represent a collection of data members
2230 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2231 a size.
2232
2233 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2234 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2235 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2236 '``insertvalue``' instructions.
2237
2238 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2239 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2240 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2241 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2242 required to match what the underlying code generator expects.
2243
2244 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2245 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2246 identified types are always defined at the top level with a name.
2247 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2248 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2249 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2250
2251 :Syntax:
2252
2253 ::
2254
2255       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2256       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2257
2258 :Examples:
2259
2260 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2261 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2262 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2263 | ``{ 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``.  |
2264 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2265 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2266 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2267
2268 .. _t_opaque:
2269
2270 Opaque Structure Types
2271 """"""""""""""""""""""
2272
2273 :Overview:
2274
2275 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2276 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2277 notion of a forward declared structure.
2278
2279 :Syntax:
2280
2281 ::
2282
2283       %X = type opaque
2284       %52 = type opaque
2285
2286 :Examples:
2287
2288 +--------------+-------------------+
2289 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2290 +--------------+-------------------+
2291
2292 .. _constants:
2293
2294 Constants
2295 =========
2296
2297 LLVM has several different basic types of constants. This section
2298 describes them all and their syntax.
2299
2300 Simple Constants
2301 ----------------
2302
2303 **Boolean constants**
2304     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2305     of the ``i1`` type.
2306 **Integer constants**
2307     Standard integers (such as '4') are constants of the
2308     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2309     integer types.
2310 **Floating point constants**
2311     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2312     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2313     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2314     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2315     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2316     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2317     point <t_floating>` type.
2318 **Null pointer constants**
2319     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2320     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2321
2322 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2323 floating point constants. For example, the form
2324 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2325 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2326 constants are required (and the only time that they are generated by the
2327 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2328 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2329 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2330 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2331 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2332
2333 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2334 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2335 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2336 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2337 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2338 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2339 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2340 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2341 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2342 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2343 will only work if they match the long double format on your target.
2344 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2345 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2346 (sign bit at the left).
2347
2348 There are no constants of type x86_mmx.
2349
2350 .. _complexconstants:
2351
2352 Complex Constants
2353 -----------------
2354
2355 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2356 constants and smaller complex constants.
2357
2358 **Structure constants**
2359     Structure constants are represented with notation similar to
2360     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2361     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2362     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2363     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2364     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2365     must match those specified by the type.
2366 **Array constants**
2367     Array constants are represented with notation similar to array type
2368     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2369     square brackets (``[]``)). For example:
2370     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2371     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2372     match those specified by the type. As a special case, character array
2373     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2374     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2375 **Vector constants**
2376     Vector constants are represented with notation similar to vector
2377     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2378     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2379     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2380     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2381     elements must match those specified by the type.
2382 **Zero initialization**
2383     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2384     value to zero of *any* type, including scalar and
2385     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2386     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2387     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2388 **Metadata node**
2389     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2390     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2391     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2392     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2393     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2394     information such as debug info.
2395
2396 Global Variable and Function Addresses
2397 --------------------------------------
2398
2399 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2400 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2401 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2402 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2403 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2404 file:
2405
2406 .. code-block:: llvm
2407
2408     @X = global i32 17
2409     @Y = global i32 42
2410     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2411
2412 .. _undefvalues:
2413
2414 Undefined Values
2415 ----------------
2416
2417 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2418 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2419 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2420 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2421
2422 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2423 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2424 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2425 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2426
2427 .. code-block:: llvm
2428
2429       %A = add %X, undef
2430       %B = sub %X, undef
2431       %C = xor %X, undef
2432     Safe:
2433       %A = undef
2434       %B = undef
2435       %C = undef
2436
2437 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2438 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2439
2440 .. code-block:: llvm
2441
2442       %A = or %X, undef
2443       %B = and %X, undef
2444     Safe:
2445       %A = -1
2446       %B = 0
2447     Unsafe:
2448       %A = undef
2449       %B = undef
2450
2451 These logical operations have bits that are not always affected by the
2452 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2453 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2454 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2455 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2456 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2457 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2458 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2459 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2460
2461 .. code-block:: llvm
2462
2463       %A = select undef, %X, %Y
2464       %B = select undef, 42, %Y
2465       %C = select %X, %Y, undef
2466     Safe:
2467       %A = %X     (or %Y)
2468       %B = 42     (or %Y)
2469       %C = %Y
2470     Unsafe:
2471       %A = undef
2472       %B = undef
2473       %C = undef
2474
2475 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2476 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2477 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2478 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2479 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2480 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2481 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2482
2483 .. code-block:: llvm
2484
2485       %A = xor undef, undef
2486
2487       %B = undef
2488       %C = xor %B, %B
2489
2490       %D = undef
2491       %E = icmp slt %D, 4
2492       %F = icmp gte %D, 4
2493
2494     Safe:
2495       %A = undef
2496       %B = undef
2497       %C = undef
2498       %D = undef
2499       %E = undef
2500       %F = undef
2501
2502 This example points out that two '``undef``' operands are not
2503 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2504 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2505 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2506 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2507 its value over its "live range". This is true because the variable
2508 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2509 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2510 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2511 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2512 uses with" concept would not hold.
2513
2514 .. code-block:: llvm
2515
2516       %A = fdiv undef, %X
2517       %B = fdiv %X, undef
2518     Safe:
2519       %A = undef
2520     b: unreachable
2521
2522 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2523 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2524 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2525 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2526 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2527 However, in the second example, we can make a more aggressive
2528 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2529 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2530 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2531 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2532 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2533 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2534
2535 .. code-block:: llvm
2536
2537     a:  store undef -> %X
2538     b:  store %X -> undef
2539     Safe:
2540     a: <deleted>
2541     b: unreachable
2542
2543 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2544 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2545 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2546 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2547 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2548
2549 .. _poisonvalues:
2550
2551 Poison Values
2552 -------------
2553
2554 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2555 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2556 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2557 that results in undefined behavior.
2558
2559 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2560 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2561 the ``nsw`` flag.
2562
2563 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2564
2565 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2566 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2567    their dynamic predecessor basic block.
2568 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2569    in the dynamic callers of their functions.
2570 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2571    instructions that dynamically transfer control back to them.
2572 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2573    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2574    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2575 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2576    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2577    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2578    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2579 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2580    most recent preceding instruction with externally visible side
2581    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2582    operations <volatile>`.)
2583 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2584    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2585    multiple successors and the instruction is always executed when
2586    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2587    when control is transferred to another.
2588 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2589    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2590    be different if the terminator had transferred control to a different
2591    successor.
2592 -  Dependence is transitive.
2593
2594 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2595 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2596 on a poison value has undefined behavior.
2597
2598 Here are some examples:
2599
2600 .. code-block:: llvm
2601
2602     entry:
2603       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2604       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2605       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2606       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2607
2608       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2609       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2610
2611       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2612
2613       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2614       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2615       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2616       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2617
2618       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2619       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2620
2621     true:
2622       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2623                                            ; it has undefined behavior.
2624       br label %end
2625
2626     end:
2627       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2628                                            ; Both edges into this PHI are
2629                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2630                                            ; always results in a poison value.
2631
2632       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2633                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2634                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2635
2636       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2637                                            ; The same branch again, but this time the
2638                                            ; true block doesn't have side effects.
2639
2640     second_true:
2641       ; No side effects!
2642       ret void
2643
2644     second_end:
2645       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2646                                            ; on the store in %end. Also, it is
2647                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2648                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2649                                            ; behavior in this example).
2650
2651 .. _blockaddress:
2652
2653 Addresses of Basic Blocks
2654 -------------------------
2655
2656 ``blockaddress(@function, %block)``
2657
2658 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2659 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2660 Taking the address of the entry block is illegal.
2661
2662 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2663 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2664 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2665 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2666 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2667 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2668 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2669 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2670 instruction.
2671
2672 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2673 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2674
2675 .. _constantexprs:
2676
2677 Constant Expressions
2678 --------------------
2679
2680 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2681 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2682 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2683 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2684 The following is the syntax for constant expressions:
2685
2686 ``trunc (CST to TYPE)``
2687     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2688     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2689 ``zext (CST to TYPE)``
2690     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2691     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2692 ``sext (CST to TYPE)``
2693     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2694     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2695 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2696     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2697     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2698     must be floating point.
2699 ``fpext (CST to TYPE)``
2700     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2701     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2702     floating point.
2703 ``fptoui (CST to TYPE)``
2704     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2705     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2706     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2707     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2708     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2709 ``fptosi (CST to TYPE)``
2710     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2711     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2712     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2713     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2714     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2715 ``uitofp (CST to TYPE)``
2716     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2717     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2718     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2719     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2720     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2721 ``sitofp (CST to TYPE)``
2722     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2723     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2724     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2725     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2726     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2727 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2728     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2729     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2730     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2731     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2732 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2733     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2734     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2735     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2736     This one is *really* dangerous!
2737 ``bitcast (CST to TYPE)``
2738     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2739     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2740     instruction <i_bitcast>`.
2741 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2742     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2743     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2744     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2745 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2746     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2747     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2748     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2749     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2750 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2751     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2752 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2753     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2754 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2755     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2756 ``extractelement (VAL, IDX)``
2757     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2758     constants.
2759 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2760     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2761     constants.
2762 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2763     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2764     constants.
2765 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2766     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2767     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2768     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2769     least one index value must be specified.
2770 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2771     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2772     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2773     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2774     value must be specified.
2775 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2776     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2777     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2778     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2779     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2780     operations on floating point values are allowed).
2781
2782 Other Values
2783 ============
2784
2785 .. _inlineasmexprs:
2786
2787 Inline Assembler Expressions
2788 ----------------------------
2789
2790 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2791 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2792 value represents the inline assembler as a string (containing the
2793 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2794 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2795 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2796 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2797 assembler expression is:
2798
2799 .. code-block:: llvm
2800
2801     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2802
2803 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2804 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2805 Thus, typically we have:
2806
2807 .. code-block:: llvm
2808
2809     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2810
2811 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2812 marked as having side effects. This is done through the use of the
2813 '``sideeffect``' keyword, like so:
2814
2815 .. code-block:: llvm
2816
2817     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2818
2819 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2820 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2821 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2822 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2823 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2824 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2825
2826 .. code-block:: llvm
2827
2828     call void asm alignstack "eieio", ""()
2829
2830 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2831 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2832 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2833 the only supported dialects. An example is:
2834
2835 .. code-block:: llvm
2836
2837     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2838
2839 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2840 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2841 keyword last.
2842
2843 Inline Asm Metadata
2844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2845
2846 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2847 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2848 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2849 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2850 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2851 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2852 it. For example:
2853
2854 .. code-block:: llvm
2855
2856     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2857     ...
2858     !42 = !{ i32 1234567 }
2859
2860 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2861 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2862 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2863 occurs on.
2864
2865 .. _metadata:
2866
2867 Metadata
2868 ========
2869
2870 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2871 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2872 code generator. One example application of metadata is source-level
2873 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2874
2875 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2876 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2877
2878 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2879
2880 .. _metadata-string:
2881
2882 Metadata Nodes and Metadata Strings
2883 -----------------------------------
2884
2885 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2886 contain any character by escaping non-printable characters with
2887 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2888 "``!"test\00"``".
2889
2890 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2891 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2892 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2893 their operand. For example:
2894
2895 .. code-block:: llvm
2896
2897     !{ !"test\00", i32 10}
2898
2899 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
2900
2901 .. code-block:: llvm
2902
2903     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
2904
2905 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
2906 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
2907 when metadata operands change.
2908
2909 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2910 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2911 example:
2912
2913 .. code-block:: llvm
2914
2915     !foo = !{!4, !3}
2916
2917 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2918 function is using two metadata arguments:
2919
2920 .. code-block:: llvm
2921
2922     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2923
2924 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2925 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2926
2927 .. code-block:: llvm
2928
2929     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2930
2931 More information about specific metadata nodes recognized by the
2932 optimizers and code generator is found below.
2933
2934 .. _specialized-metadata:
2935
2936 Specialized Metadata Nodes
2937 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2938
2939 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
2940 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
2941 order.
2942
2943 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
2944 metadata nodes are related to debug info.
2945
2946 .. _DICompileUnit:
2947
2948 DICompileUnit
2949 """""""""""""
2950
2951 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit.  The ``enums:``,
2952 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
2953 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
2954 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
2955 references to them from instructions).
2956
2957 .. code-block:: llvm
2958
2959     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
2960                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
2961                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
2962                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
2963                         globals: !5, imports: !6)
2964
2965 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
2966 specific compilation unit.  File descriptors are defined using this scope.
2967 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``.  They
2968 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
2969 entities (declarations and namespaces).
2970
2971 .. _DIFile:
2972
2973 DIFile
2974 """"""
2975
2976 ``DIFile`` nodes represent files.  The ``filename:`` can include slashes.
2977
2978 .. code-block:: llvm
2979
2980     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
2981
2982 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
2983 for ``file:`` fields.
2984
2985 .. _DIBasicType:
2986
2987 DIBasicType
2988 """""""""""
2989
2990 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
2991 ``float``.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
2992
2993 .. code-block:: llvm
2994
2995     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
2996                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
2997     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
2998
2999 The ``encoding:`` describes the details of the type.  Usually it's one of the
3000 following:
3001
3002 .. code-block:: llvm
3003
3004   DW_ATE_address       = 1
3005   DW_ATE_boolean       = 2
3006   DW_ATE_float         = 4
3007   DW_ATE_signed        = 5
3008   DW_ATE_signed_char   = 6
3009   DW_ATE_unsigned      = 7
3010   DW_ATE_unsigned_char = 8
3011
3012 .. _DISubroutineType:
3013
3014 DISubroutineType
3015 """"""""""""""""
3016
3017 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types.  Their ``types:`` field
3018 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3019 types of the formal arguments in order.  If the first operand is ``null``, that
3020 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3021
3022 .. code-block:: llvm
3023
3024     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3025     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3026     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3027
3028 .. _DIDerivedType:
3029
3030 DIDerivedType
3031 """""""""""""
3032
3033 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3034 qualified types.
3035
3036 .. code-block:: llvm
3037
3038     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3039                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3040     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3041                         align: 32)
3042
3043 The following ``tag:`` values are valid:
3044
3045 .. code-block:: llvm
3046
3047   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3048   DW_TAG_member             = 13
3049   DW_TAG_pointer_type       = 15
3050   DW_TAG_reference_type     = 16
3051   DW_TAG_typedef            = 22
3052   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3053   DW_TAG_const_type         = 38
3054   DW_TAG_volatile_type      = 53
3055   DW_TAG_restrict_type      = 55
3056
3057 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3058 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`.  The type of the member
3059 is the ``baseType:``.  The ``offset:`` is the member's bit offset.
3060 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3061 argument of a subprogram.
3062
3063 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3064
3065 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3066 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3067 ``baseType:``.
3068
3069 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3070
3071 .. _DICompositeType:
3072
3073 DICompositeType
3074 """""""""""""""
3075
3076 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3077 structures and unions.  ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3078
3079 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3080 identifier used for type merging between modules.  When specified, other types
3081 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3082 <metadata-string>` that matches their identifier.
3083
3084 .. code-block:: llvm
3085
3086     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3087     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3088     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3089     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3090                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3091                           elements: !{!0, !1, !2})
3092
3093 The following ``tag:`` values are valid:
3094
3095 .. code-block:: llvm
3096
3097   DW_TAG_array_type       = 1
3098   DW_TAG_class_type       = 2
3099   DW_TAG_enumeration_type = 4
3100   DW_TAG_structure_type   = 19
3101   DW_TAG_union_type       = 23
3102   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3103   DW_TAG_inheritance      = 28
3104
3105
3106 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3107 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3108 level of indexing.  The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3109 array type is a native packed vector.
3110
3111 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3112 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3113 value for the set.  All enumeration type descriptors are collected in the
3114 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3115
3116 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3117 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3118 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3119
3120 .. _DISubrange:
3121
3122 DISubrange
3123 """"""""""
3124
3125 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3126 :ref:`DICompositeType`.  ``count: -1`` indicates an empty array.
3127
3128 .. code-block:: llvm
3129
3130     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3131     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3132     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3133
3134 .. _DIEnumerator:
3135
3136 DIEnumerator
3137 """"""""""""
3138
3139 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3140 variants of :ref:`DICompositeType`.
3141
3142 .. code-block:: llvm
3143
3144     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3145     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3146     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3147
3148 DITemplateTypeParameter
3149 """""""""""""""""""""""
3150
3151 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3152 language constructs.  They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3153 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3154
3155 .. code-block:: llvm
3156
3157     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3158
3159 DITemplateValueParameter
3160 """"""""""""""""""""""""
3161
3162 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3163 language constructs.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3164 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3165 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``.  They are used (optionally) in
3166 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3167
3168 .. code-block:: llvm
3169
3170     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3171
3172 DINamespace
3173 """""""""""
3174
3175 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3176
3177 .. code-block:: llvm
3178
3179     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3180
3181 DIGlobalVariable
3182 """"""""""""""""
3183
3184 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3185
3186 .. code-block:: llvm
3187
3188     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3189                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3190                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3191                            declaration: !4)
3192
3193 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3194 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3195
3196 .. _DISubprogram:
3197
3198 DISubprogram
3199 """"""""""""
3200
3201 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language.  The
3202 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3203 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR.  The
3204 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3205
3206 .. code-block:: llvm
3207
3208     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3209                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3210                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3211                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3212                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3213                        function: void ()* @_Z3foov,
3214                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3215
3216 .. _DILexicalBlock:
3217
3218 DILexicalBlock
3219 """"""""""""""
3220
3221 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3222 <DISubprogram>`.  The line number and column numbers are used to dinstinguish
3223 two lexical blocks at same depth.  They are valid targets for ``scope:``
3224 fields.
3225
3226 .. code-block:: llvm
3227
3228     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3229
3230 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3231 operands.
3232
3233 .. _DILexicalBlockFile:
3234
3235 DILexicalBlockFile
3236 """"""""""""""""""
3237
3238 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3239 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`.  The ``file:`` field can be changed to
3240 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3241 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3242
3243 .. code-block:: llvm
3244
3245     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3246     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3247     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3248
3249 .. _DILocation:
3250
3251 DILocation
3252 """"""""""
3253
3254 ``DILocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
3255 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3256 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3257
3258 .. code-block:: llvm
3259
3260     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3261
3262 .. _DILocalVariable:
3263
3264 DILocalVariable
3265 """""""""""""""
3266
3267 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language.
3268 Instead of ``DW_TAG_variable``, they use LLVM-specific fake tags to
3269 discriminate between local variables (``DW_TAG_auto_variable``) and subprogram
3270 arguments (``DW_TAG_arg_variable``).  In the latter case, the ``arg:`` field
3271 specifies the argument position, and this variable will be included in the
3272 ``variables:`` field of its :ref:`DISubprogram`.
3273
3274 .. code-block:: llvm
3275
3276     !0 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "this", arg: 0,
3277                           scope: !3, file: !2, line: 7, type: !3,
3278                           flags: DIFlagArtificial)
3279     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "x", arg: 1,
3280                           scope: !4, file: !2, line: 7, type: !3)
3281     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_auto_variable, name: "y",
3282                           scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3283
3284 DIExpression
3285 """"""""""""
3286
3287 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences.  They are used in
3288 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3289 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3290 variable.
3291
3292 The current supported vocabulary is limited:
3293
3294 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3295 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3296 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3297   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3298
3299 .. code-block:: llvm
3300
3301     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3302     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3303     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3304     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3305
3306 DIObjCProperty
3307 """"""""""""""
3308
3309 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3310
3311 .. code-block:: llvm
3312
3313     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3314                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3315
3316 DIImportedEntity
3317 """"""""""""""""
3318
3319 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3320 compile unit.
3321
3322 .. code-block:: llvm
3323
3324    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3325                           entity: !1, line: 7)
3326
3327 '``tbaa``' Metadata
3328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3329
3330 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3331 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3332 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3333 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3334 custom alias analysis behavior for other languages.
3335
3336 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3337 to three fields, e.g.:
3338
3339 .. code-block:: llvm
3340
3341     !0 = !{ !"an example type tree" }
3342     !1 = !{ !"int", !0 }
3343     !2 = !{ !"float", !0 }
3344     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3345
3346 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3347 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3348 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3349 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3350 common names.
3351
3352 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3353 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3354 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3355 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3356 from multiple front-ends is handled conservatively.
3357
3358 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3359 indicates that the type is "constant" (meaning
3360 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3361 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3362
3363 '``tbaa.struct``' Metadata
3364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3365
3366 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
3367 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
3368 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
3369 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
3370 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
3371 of the aggregate.
3372
3373 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
3374 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
3375
3376 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
3377 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
3378 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
3379 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
3380 its tbaa tag. e.g.:
3381
3382 .. code-block:: llvm
3383
3384     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
3385
3386 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
3387 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
3388 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
3389
3390 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
3391 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
3392 does not carry useful data and need not be preserved.
3393
3394 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
3395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3396
3397 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
3398 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
3399 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
3400 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
3401 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
3402 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
3403 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
3404 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
3405 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
3406 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
3407 alias.
3408
3409 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
3410 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
3411 string then it can be combined accross functions and translation units. A
3412 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
3413 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
3414
3415 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
3416 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
3417 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
3418 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
3419 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
3420 optionally be provided as a third list entry.
3421
3422 For example,
3423
3424 .. code-block:: llvm
3425
3426     ; Two scope domains:
3427     !0 = !{!0}
3428     !1 = !{!1}
3429
3430     ; Some scopes in these domains:
3431     !2 = !{!2, !0}
3432     !3 = !{!3, !0}
3433     !4 = !{!4, !1}
3434
3435     ; Some scope lists:
3436     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
3437     !6 = !{!4, !3, !2}
3438     !7 = !{!3}
3439
3440     ; These two instructions don't alias:
3441     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3442     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
3443
3444     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
3445     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
3446     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3447     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
3448
3449     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
3450     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3451     ; !alias.scope list):
3452     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
3453     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3454
3455 '``fpmath``' Metadata
3456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3457
3458 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3459 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3460 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3461 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3462 it. ULP is defined as follows:
3463
3464     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3465     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3466     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3467     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3468     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3469
3470 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3471 number representing the maximum relative error, for example:
3472
3473 .. code-block:: llvm
3474
3475     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3476
3477 .. _range-metadata:
3478
3479 '``range``' Metadata
3480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3481
3482 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3483 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3484 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3485 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3486 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3487 pair. Each pair has the following properties:
3488
3489 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3490 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3491 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3492 -  The range is allowed to wrap.
3493 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3494    ``a!=b``.
3495
3496 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3497 they must be non-contiguous.
3498
3499 Examples:
3500
3501 .. code-block:: llvm
3502
3503       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3504       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3505       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3506       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3507              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3508     ...
3509     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3510     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3511     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3512     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3513
3514 '``llvm.loop``'
3515 ^^^^^^^^^^^^^^^
3516
3517 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3518 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3519 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3520 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3521 specified with the name ``llvm.loop``.
3522
3523 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3524 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3525 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3526 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3527 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3528 constructs:
3529
3530 .. code-block:: llvm
3531
3532     !0 = !{!0}
3533     !1 = !{!1}
3534
3535 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3536 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3537 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3538 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3539
3540 .. code-block:: llvm
3541
3542       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3543     ...
3544     !0 = !{!0, !1}
3545     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3546
3547 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3549
3550 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3551 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3552 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3553 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3554 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3555 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3556 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3557 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3558 in determining the safety of these transformations.
3559
3560 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3562
3563 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3564 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3565 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3566 example:
3567
3568 .. code-block:: llvm
3569
3570    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3571
3572 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3573 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3574 then the interleave count will be determined automatically.
3575
3576 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3578
3579 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3580 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3581 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3582 0 disables vectorization:
3583
3584 .. code-block:: llvm
3585
3586    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3587    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3588
3589 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3591
3592 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3593 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3594 operand is an integer specifying the width. For example:
3595
3596 .. code-block:: llvm
3597
3598    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3599
3600 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3601 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3602 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3603 determined automatically.
3604
3605 '``llvm.loop.unroll``'
3606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3607
3608 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3609 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3610 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3611 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3612 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3613 optimizer believes it is safe to do so.
3614
3615 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3617
3618 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3619 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3620 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3621 example:
3622
3623 .. code-block:: llvm
3624
3625    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3626
3627 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3628 will be partially unrolled.
3629
3630 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3632
3633 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3634 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3635
3636 .. code-block:: llvm
3637
3638    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3639
3640 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
3641 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3642
3643 This metadata either disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
3644 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``.  For example:
3645
3646 .. code-block:: llvm
3647
3648    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
3649
3650 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3652
3653 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3654 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3655 For example:
3656
3657 .. code-block:: llvm
3658
3659    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3660
3661 '``llvm.mem``'
3662 ^^^^^^^^^^^^^^^
3663
3664 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3665 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3666
3667 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3669
3670 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
3671 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
3672 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
3673 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
3674 with the same loop identifier.
3675
3676 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
3677 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
3678 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
3679 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
3680 ``L2``.
3681
3682 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
3683 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
3684 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
3685 loop.
3686
3687 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
3688 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
3689 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail
3690 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
3691 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
3692 insert new memory instructions into the loop body).
3693
3694 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3695 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3696 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3697
3698 .. code-block:: llvm
3699
3700    for.body:
3701      ...
3702      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3703      ...
3704      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3705      ...
3706      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3707
3708    for.end:
3709    ...
3710    !0 = !{!0}
3711
3712 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3713 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3714 the loop identifier metadata node directly:
3715
3716 .. code-block:: llvm
3717
3718    outer.for.body:
3719      ...
3720      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3721      ...
3722      br label %inner.for.body
3723
3724    inner.for.body:
3725      ...
3726      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3727      ...
3728      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3729      ...
3730      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3731
3732    inner.for.end:
3733      ...
3734      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3735      ...
3736      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3737
3738    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3739    ...
3740    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3741    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3742    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3743
3744 '``llvm.bitsets``'
3745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3746
3747 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
3748 :doc:`bitsets <BitSets>`.
3749
3750 Module Flags Metadata
3751 =====================
3752
3753 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3754 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3755 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3756 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3757 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3758 look it up.
3759
3760 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3761 Each triplet has the following form:
3762
3763 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3764    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3765    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3766    described below.
3767 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3768    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3769    including entries with the **Require** behavior).
3770 -  The third element is the value of the flag.
3771
3772 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3773 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3774 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3775 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3776 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3777 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3778
3779 The following behaviors are supported:
3780
3781 .. list-table::
3782    :header-rows: 1
3783    :widths: 10 90
3784
3785    * - Value
3786      - Behavior
3787
3788    * - 1
3789      - **Error**
3790            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3791            is that of the operands.
3792
3793    * - 2
3794      - **Warning**
3795            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3796            operand for the flag from the first module being linked.
3797
3798    * - 3
3799      - **Require**
3800            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3801            specified value after linking is performed. The value must be a
3802            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3803            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3804            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3805            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3806            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3807
3808    * - 4
3809      - **Override**
3810            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3811            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3812            differ, an error will be emitted.
3813
3814    * - 5
3815      - **Append**
3816            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3817
3818    * - 6
3819      - **AppendUnique**
3820            Appends the two values, which are required to be metadata
3821            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3822            during the append operation.
3823
3824 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3825 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3826 value) or **Override**.
3827
3828 An example of module flags:
3829
3830 .. code-block:: llvm
3831
3832     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3833     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3834     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3835     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3836       !{
3837         !"foo", i32 1
3838       }
3839     }
3840     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3841
3842 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3843    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3844    values are not equal.
3845
3846 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3847    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3848    '37'.
3849
3850 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3851    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3852    warning if their values are not equal.
3853
3854 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3855
3856    ::
3857
3858        !{ !"foo", i32 1 }
3859
3860    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3861    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3862    performed.
3863
3864 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3865 ----------------------------------------------------
3866
3867 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3868 collection in a special section called "image info". The metadata
3869 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3870 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3871 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3872 be merged rather than appended together.
3873
3874 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3875 following key-value pairs:
3876
3877 .. list-table::
3878    :header-rows: 1
3879    :widths: 30 70
3880
3881    * - Key
3882      - Value
3883
3884    * - ``Objective-C Version``
3885      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3886
3887    * - ``Objective-C Image Info Version``
3888      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3889        always 0.
3890
3891    * - ``Objective-C Image Info Section``
3892      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3893        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3894        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3895        Objective-C ABI version 2.
3896
3897    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3898      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3899        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3900        collection supported.
3901
3902    * - ``Objective-C GC Only``
3903      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3904        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3905        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3906
3907 Some important flag interactions:
3908
3909 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3910    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3911    2, then the resulting module has the
3912    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3913 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3914    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3915
3916 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3917 --------------------------------------------
3918
3919 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3920 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3921 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3922 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3923
3924 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3925 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3926 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3927 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3928 list of metadata strings defining linker options.
3929
3930 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3931 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3932 framework::
3933
3934     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3935        !{
3936           !{ !"-lz" },
3937           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3938     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3939
3940 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3941 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3942 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3943 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3944 assembly writer or object file emitter.
3945
3946 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3947 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3948 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3949
3950 C type width Module Flags Metadata
3951 ----------------------------------
3952
3953 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3954 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3955 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3956 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3957 width.
3958
3959 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3960 flags metadata, using the following key-value pairs:
3961
3962 .. list-table::
3963    :header-rows: 1
3964    :widths: 30 70
3965
3966    * - Key
3967      - Value
3968
3969    * - short_wchar
3970      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3971        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3972
3973    * - short_enum
3974      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3975        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3976          represent all of its values.
3977
3978 For example, the following metadata section specifies that the module was
3979 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3980 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3981
3982     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3983     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3984     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3985
3986 .. _intrinsicglobalvariables:
3987
3988 Intrinsic Global Variables
3989 ==========================
3990
3991 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3992 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3993 All globals of this sort should have a section specified as
3994 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3995 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3996
3997 .. _gv_llvmused:
3998
3999 The '``llvm.used``' Global Variable
4000 -----------------------------------
4001
4002 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4003 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4004 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4005 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4006 use of it is:
4007
4008 .. code-block:: llvm
4009
4010     @X = global i8 4
4011     @Y = global i32 123
4012
4013     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4014        i8* @X,
4015        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4016     ], section "llvm.metadata"
4017
4018 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4019 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4020 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4021 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4022 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4023 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4024 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4025
4026 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4027 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4028 molesting the symbol.
4029
4030 .. _gv_llvmcompilerused:
4031
4032 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4033 --------------------------------------------
4034
4035 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4036 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4037 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4038 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4039 by ``@llvm.used``.
4040
4041 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4042 and should not be exposed to source languages.
4043
4044 .. _gv_llvmglobalctors:
4045
4046 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4047 -------------------------------------------
4048
4049 .. code-block:: llvm
4050
4051     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4052     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4053
4054 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4055 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4056 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4057 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4058 functions with the same priority is not defined.
4059
4060 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4061 or function, the initializer function will only run if the associated
4062 data from the current module is not discarded.
4063
4064 .. _llvmglobaldtors:
4065
4066 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4067 -------------------------------------------
4068
4069 .. code-block:: llvm
4070
4071     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4072     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4073
4074 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4075 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4076 The functions referenced by this array will be called in descending
4077 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4078 order of functions with the same priority is not defined.
4079
4080 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4081 or function, the destructor function will only run if the associated
4082 data from the current module is not discarded.
4083
4084 Instruction Reference
4085 =====================
4086
4087 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4088 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4089 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4090 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4091 :ref:`other instructions <otherops>`.
4092
4093 .. _terminators:
4094
4095 Terminator Instructions
4096 -----------------------
4097
4098 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4099 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4100 block should be executed after the current block is finished. These
4101 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4102 control flow, not values (the one exception being the
4103 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4104
4105 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4106 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4107 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4108 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4109
4110 .. _i_ret:
4111
4112 '``ret``' Instruction
4113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4114
4115 Syntax:
4116 """""""
4117
4118 ::
4119
4120       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4121       ret void                 ; Return from void function
4122
4123 Overview:
4124 """""""""
4125
4126 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4127 a value) from a function back to the caller.
4128
4129 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4130 value and then causes control flow, and one that just causes control
4131 flow to occur.
4132
4133 Arguments:
4134 """"""""""
4135
4136 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4137 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4138 class <t_firstclass>`' type.
4139
4140 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4141 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4142 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4143 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4144 value.
4145
4146 Semantics:
4147 """"""""""
4148
4149 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4150 the calling function's context. If the caller is a
4151 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4152 instruction after the call. If the caller was an
4153 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4154 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4155 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4156 value.
4157
4158 Example:
4159 """"""""
4160
4161 .. code-block:: llvm
4162
4163       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4164       ret void                        ; Return from a void function
4165       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4166
4167 .. _i_br:
4168
4169 '``br``' Instruction
4170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4171
4172 Syntax:
4173 """""""
4174
4175 ::
4176
4177       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4178       br label <dest>          ; Unconditional branch
4179
4180 Overview:
4181 """""""""
4182
4183 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4184 different basic block in the current function. There are two forms of
4185 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4186 unconditional branch.
4187
4188 Arguments:
4189 """"""""""
4190
4191 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4192 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4193 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4194
4195 Semantics:
4196 """"""""""
4197
4198 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4199 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4200 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4201 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4202
4203 Example:
4204 """"""""
4205
4206 .. code-block:: llvm
4207
4208     Test:
4209       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4210       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4211     IfEqual:
4212       ret i32 1
4213     IfUnequal:
4214       ret i32 0
4215
4216 .. _i_switch:
4217
4218 '``switch``' Instruction
4219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4220
4221 Syntax:
4222 """""""
4223
4224 ::
4225
4226       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4227
4228 Overview:
4229 """""""""
4230
4231 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4232 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4233 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4234 destinations.
4235
4236 Arguments:
4237 """"""""""
4238
4239 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4240 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4241 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4242 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4243
4244 Semantics:
4245 """"""""""
4246
4247 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4248 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4249 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4250 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4251 to the default destination.
4252
4253 Implementation:
4254 """""""""""""""
4255
4256 Depending on properties of the target machine and the particular
4257 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4258 different ways. For example, it could be generated as a series of
4259 chained conditional branches or with a lookup table.
4260
4261 Example:
4262 """"""""
4263
4264 .. code-block:: llvm
4265
4266      ; Emulate a conditional br instruction
4267      %Val = zext i1 %value to i32
4268      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4269
4270      ; Emulate an unconditional br instruction
4271      switch i32 0, label %dest [ ]
4272
4273      ; Implement a jump table:
4274      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4275                                          i32 1, label %onone
4276                                          i32 2, label %ontwo ]
4277
4278 .. _i_indirectbr:
4279
4280 '``indirectbr``' Instruction
4281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4282
4283 Syntax:
4284 """""""
4285
4286 ::
4287
4288       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4289
4290 Overview:
4291 """""""""
4292
4293 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4294 label within the current function, whose address is specified by
4295 "``address``". Address must be derived from a
4296 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4297
4298 Arguments:
4299 """"""""""
4300
4301 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4302 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4303 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4304 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4305
4306 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4307 accurate understanding of the CFG.
4308
4309 Semantics:
4310 """"""""""
4311
4312 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4313 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4314 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4315 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4316
4317 Implementation:
4318 """""""""""""""
4319
4320 This is typically implemented with a jump through a register.
4321
4322 Example:
4323 """"""""
4324
4325 .. code-block:: llvm
4326
4327      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4328
4329 .. _i_invoke:
4330
4331 '``invoke``' Instruction
4332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4333
4334 Syntax:
4335 """""""
4336
4337 ::
4338
4339       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4340                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4341
4342 Overview:
4343 """""""""
4344
4345 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4346 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4347 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4348 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4349 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4350 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4351 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4352 nearest "exception" label.
4353
4354 The '``exception``' label is a `landing
4355 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4356 '``exception``' label is required to have the
4357 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4358 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4359 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4360 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4361 instruction, so that the important information contained within the
4362 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
4363
4364 Arguments:
4365 """"""""""
4366
4367 This instruction requires several arguments:
4368
4369 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
4370    convention <callingconv>` the call should use. If none is
4371    specified, the call defaults to using C calling conventions.
4372 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
4373    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
4374    are valid here.
4375 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
4376    function value being invoked. In most cases, this is a direct
4377    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
4378    branching off an arbitrary pointer to function value.
4379 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
4380    function to be invoked.
4381 #. '``function args``': argument list whose types match the function
4382    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
4383    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
4384    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
4385    extra arguments can be specified.
4386 #. '``normal label``': the label reached when the called function
4387    executes a '``ret``' instruction.
4388 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
4389    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
4390    mechanism.
4391 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
4392    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
4393    attributes are valid here.
4394
4395 Semantics:
4396 """"""""""
4397
4398 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
4399 instruction in most regards. The primary difference is that it
4400 establishes an association with a label, which is used by the runtime
4401 library to unwind the stack.
4402
4403 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
4404 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
4405 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
4406 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
4407
4408 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
4409 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
4410 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
4411 return value is available.
4412
4413 Example:
4414 """"""""
4415
4416 .. code-block:: llvm
4417
4418       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
4419                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4420       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
4421                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4422
4423 .. _i_resume:
4424
4425 '``resume``' Instruction
4426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4427
4428 Syntax:
4429 """""""
4430
4431 ::
4432
4433       resume <type> <value>
4434
4435 Overview:
4436 """""""""
4437
4438 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
4439 successors.
4440
4441 Arguments:
4442 """"""""""
4443
4444 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
4445 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
4446 function.
4447
4448 Semantics:
4449 """"""""""
4450
4451 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
4452 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
4453 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
4454
4455 Example:
4456 """"""""
4457
4458 .. code-block:: llvm
4459
4460       resume { i8*, i32 } %exn
4461
4462 .. _i_unreachable:
4463
4464 '``unreachable``' Instruction
4465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4466
4467 Syntax:
4468 """""""
4469
4470 ::
4471
4472       unreachable
4473
4474 Overview:
4475 """""""""
4476
4477 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4478 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4479 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4480 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4481
4482 Semantics:
4483 """"""""""
4484
4485 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4486
4487 .. _binaryops:
4488
4489 Binary Operations
4490 -----------------
4491
4492 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4493 They require two operands of the same type, execute an operation on
4494 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4495 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4496 result value has the same type as its operands.
4497
4498 There are several different binary operators:
4499
4500 .. _i_add:
4501
4502 '``add``' Instruction
4503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4504
4505 Syntax:
4506 """""""
4507
4508 ::
4509
4510       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4511       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4512       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4513       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4514
4515 Overview:
4516 """""""""
4517
4518 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4519
4520 Arguments:
4521 """"""""""
4522
4523 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4524 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4525 arguments must have identical types.
4526
4527 Semantics:
4528 """"""""""
4529
4530 The value produced is the integer sum of the two operands.
4531
4532 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4533 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4534 the result.
4535
4536 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4537 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4538
4539 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4540 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4541 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4542 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4543
4544 Example:
4545 """"""""
4546
4547 .. code-block:: llvm
4548
4549       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4550
4551 .. _i_fadd:
4552
4553 '``fadd``' Instruction
4554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4555
4556 Syntax:
4557 """""""
4558
4559 ::
4560
4561       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4562
4563 Overview:
4564 """""""""
4565
4566 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4567
4568 Arguments:
4569 """"""""""
4570
4571 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4572 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4573 Both arguments must have identical types.
4574
4575 Semantics:
4576 """"""""""
4577
4578 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4579 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4580 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4581 optimizations:
4582
4583 Example:
4584 """"""""
4585
4586 .. code-block:: llvm
4587
4588       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4589
4590 '``sub``' Instruction
4591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4592
4593 Syntax:
4594 """""""
4595
4596 ::
4597
4598       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4599       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4600       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4601       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4602
4603 Overview:
4604 """""""""
4605
4606 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4607
4608 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4609 instruction present in most other intermediate representations.
4610
4611 Arguments:
4612 """"""""""
4613
4614 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4615 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4616 arguments must have identical types.
4617
4618 Semantics:
4619 """"""""""
4620
4621 The value produced is the integer difference of the two operands.
4622
4623 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4624 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4625 the result.
4626
4627 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4628 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4629
4630 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4631 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4632 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4633 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4634
4635 Example:
4636 """"""""
4637
4638 .. code-block:: llvm
4639
4640       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4641       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4642
4643 .. _i_fsub:
4644
4645 '``fsub``' Instruction
4646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4647
4648 Syntax:
4649 """""""
4650
4651 ::
4652
4653       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4654
4655 Overview:
4656 """""""""
4657
4658 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4659
4660 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4661 instruction present in most other intermediate representations.
4662
4663 Arguments:
4664 """"""""""
4665
4666 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4667 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4668 Both arguments must have identical types.
4669
4670 Semantics:
4671 """"""""""
4672
4673 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4674 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4675 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4676 unsafe floating point optimizations:
4677
4678 Example:
4679 """"""""
4680
4681 .. code-block:: llvm
4682
4683       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4684       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4685
4686 '``mul``' Instruction
4687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4688
4689 Syntax:
4690 """""""
4691
4692 ::
4693
4694       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4695       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4696       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4697       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4698
4699 Overview:
4700 """""""""
4701
4702 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4703
4704 Arguments:
4705 """"""""""
4706
4707 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4708 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4709 arguments must have identical types.
4710
4711 Semantics:
4712 """"""""""
4713
4714 The value produced is the integer product of the two operands.
4715
4716 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4717 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4718 bit width of the result.
4719
4720 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4721 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4722 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4723 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4724 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4725 product.
4726
4727 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4728 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4729 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4730 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4731
4732 Example:
4733 """"""""
4734
4735 .. code-block:: llvm
4736
4737       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4738
4739 .. _i_fmul:
4740
4741 '``fmul``' Instruction
4742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4743
4744 Syntax:
4745 """""""
4746
4747 ::
4748
4749       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4750
4751 Overview:
4752 """""""""
4753
4754 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4755
4756 Arguments:
4757 """"""""""
4758
4759 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4760 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4761 Both arguments must have identical types.
4762
4763 Semantics:
4764 """"""""""
4765
4766 The value produced is the floating point product of the two operands.
4767 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4768 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4769 unsafe floating point optimizations:
4770
4771 Example:
4772 """"""""
4773
4774 .. code-block:: llvm
4775
4776       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4777
4778 '``udiv``' Instruction
4779 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4780
4781 Syntax:
4782 """""""
4783
4784 ::
4785
4786       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4787       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4788
4789 Overview:
4790 """""""""
4791
4792 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4793
4794 Arguments:
4795 """"""""""
4796
4797 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4798 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4799 arguments must have identical types.
4800
4801 Semantics:
4802 """"""""""
4803
4804 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4805
4806 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4807 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4808
4809 Division by zero leads to undefined behavior.
4810
4811 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4812 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4813 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4814
4815 Example:
4816 """"""""
4817
4818 .. code-block:: llvm
4819
4820       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4821
4822 '``sdiv``' Instruction
4823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4824
4825 Syntax:
4826 """""""
4827
4828 ::
4829
4830       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4831       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4832
4833 Overview:
4834 """""""""
4835
4836 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4837
4838 Arguments:
4839 """"""""""
4840
4841 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4842 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4843 arguments must have identical types.
4844
4845 Semantics:
4846 """"""""""
4847
4848 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4849 rounded towards zero.
4850
4851 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4852 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4853
4854 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4855 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4856 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4857
4858 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4859 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4860
4861 Example:
4862 """"""""
4863
4864 .. code-block:: llvm
4865
4866       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4867
4868 .. _i_fdiv:
4869
4870 '``fdiv``' Instruction
4871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4872
4873 Syntax:
4874 """""""
4875
4876 ::
4877
4878       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4879
4880 Overview:
4881 """""""""
4882
4883 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4884
4885 Arguments:
4886 """"""""""
4887
4888 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4889 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4890 Both arguments must have identical types.
4891
4892 Semantics:
4893 """"""""""
4894
4895 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4896 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4897 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4898 unsafe floating point optimizations:
4899
4900 Example:
4901 """"""""
4902
4903 .. code-block:: llvm
4904
4905       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4906
4907 '``urem``' Instruction
4908 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4909
4910 Syntax:
4911 """""""
4912
4913 ::
4914
4915       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4916
4917 Overview:
4918 """""""""
4919
4920 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4921 division of its two arguments.
4922
4923 Arguments:
4924 """"""""""
4925
4926 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4927 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4928 arguments must have identical types.
4929
4930 Semantics:
4931 """"""""""
4932
4933 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4934 This instruction always performs an unsigned division to get the
4935 remainder.
4936
4937 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4938 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4939
4940 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4941
4942 Example:
4943 """"""""
4944
4945 .. code-block:: llvm
4946
4947       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4948
4949 '``srem``' Instruction
4950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4951
4952 Syntax:
4953 """""""
4954
4955 ::
4956
4957       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4958
4959 Overview:
4960 """""""""
4961
4962 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4963 division of its two operands. This instruction can also take
4964 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4965 must be integers.
4966
4967 Arguments:
4968 """"""""""
4969
4970 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4971 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4972 arguments must have identical types.
4973
4974 Semantics:
4975 """"""""""
4976
4977 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4978 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4979 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4980 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4981 difference, see `The Math
4982 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4983 table of how this is implemented in various languages, please see
4984 `Wikipedia: modulo
4985 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4986
4987 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4988 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4989
4990 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4991 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4992 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4993 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4994 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4995 result of the division and the remainder.)
4996
4997 Example:
4998 """"""""
4999
5000 .. code-block:: llvm
5001
5002       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5003
5004 .. _i_frem:
5005
5006 '``frem``' Instruction
5007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5008
5009 Syntax:
5010 """""""
5011
5012 ::
5013
5014       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5015
5016 Overview:
5017 """""""""
5018
5019 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5020 its two operands.
5021
5022 Arguments:
5023 """"""""""
5024
5025 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5026 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5027 Both arguments must have identical types.
5028
5029 Semantics:
5030 """"""""""
5031
5032 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5033 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5034 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5035 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5036
5037 Example:
5038 """"""""
5039
5040 .. code-block:: llvm
5041
5042       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5043
5044 .. _bitwiseops:
5045
5046 Bitwise Binary Operations
5047 -------------------------
5048
5049 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5050 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5051 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5052 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5053 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5054
5055 '``shl``' Instruction
5056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5057
5058 Syntax:
5059 """""""
5060
5061 ::
5062
5063       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5064       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5065       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5066       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5067
5068 Overview:
5069 """""""""
5070
5071 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
5072 a specified number of bits.
5073
5074 Arguments:
5075 """"""""""
5076
5077 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
5078 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5079 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5080
5081 Semantics:
5082 """"""""""
5083
5084 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
5085 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
5086 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
5087 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
5088 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
5089 in ``op2``.
5090
5091 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5092 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
5093 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5094 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
5095 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
5096 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
5097 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
5098
5099 Example:
5100 """"""""
5101
5102 .. code-block:: llvm
5103
5104       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
5105       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
5106       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
5107       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
5108       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
5109
5110 '``lshr``' Instruction
5111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5112
5113 Syntax:
5114 """""""
5115
5116 ::
5117
5118       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5119       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5120
5121 Overview:
5122 """""""""
5123
5124 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
5125 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
5126
5127 Arguments:
5128 """"""""""
5129
5130 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
5131 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5132 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5133
5134 Semantics:
5135 """"""""""
5136
5137 This instruction always performs a logical shift right operation. The
5138 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
5139 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5140 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5141 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5142 corresponding shift amount in ``op2``.
5143
5144 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
5145 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5146 non-zero.
5147
5148 Example:
5149 """"""""
5150
5151 .. code-block:: llvm
5152
5153       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5154       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5155       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5156       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
5157       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
5158       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
5159
5160 '``ashr``' Instruction
5161 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5162
5163 Syntax:
5164 """""""
5165
5166 ::
5167
5168       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5169       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5170
5171 Overview:
5172 """""""""
5173
5174 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
5175 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
5176 extension.
5177
5178 Arguments:
5179 """"""""""
5180
5181 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
5182 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5183 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5184
5185 Semantics:
5186 """"""""""
5187
5188 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
5189 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
5190 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5191 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5192 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5193 corresponding shift amount in ``op2``.
5194
5195 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
5196 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5197 non-zero.
5198
5199 Example:
5200 """"""""
5201
5202 .. code-block:: llvm
5203
5204       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5205       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5206       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5207       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
5208       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
5209       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
5210
5211 '``and``' Instruction
5212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5213
5214 Syntax:
5215 """""""
5216
5217 ::
5218
5219       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5220
5221 Overview:
5222 """""""""
5223
5224 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
5225 operands.
5226
5227 Arguments:
5228 """"""""""
5229
5230 The two arguments to the '``and``' instruction must be
5231 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5232 arguments must have identical types.
5233
5234 Semantics:
5235 """"""""""
5236
5237 The truth table used for the '``and``' instruction is:
5238
5239 +-----+-----+-----+
5240 | In0 | In1 | Out |
5241 +-----+-----+-----+
5242 |   0 |   0 |   0 |
5243 +-----+-----+-----+
5244 |   0 |   1 |   0 |
5245 +-----+-----+-----+
5246 |   1 |   0 |   0 |
5247 +-----+-----+-----+
5248 |   1 |   1 |   1 |
5249 +-----+-----+-----+
5250
5251 Example:
5252 """"""""
5253
5254 .. code-block:: llvm
5255
5256       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
5257       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
5258       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
5259
5260 '``or``' Instruction
5261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5262
5263 Syntax:
5264 """""""
5265
5266 ::
5267
5268       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5269
5270 Overview:
5271 """""""""
5272
5273 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
5274 two operands.
5275
5276 Arguments:
5277 """"""""""
5278
5279 The two arguments to the '``or``' instruction must be
5280 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5281 arguments must have identical types.
5282
5283 Semantics:
5284 """"""""""
5285
5286 The truth table used for the '``or``' instruction is:
5287
5288 +-----+-----+-----+
5289 | In0 | In1 | Out |
5290 +-----+-----+-----+
5291 |   0 |   0 |   0 |
5292 +-----+-----+-----+
5293 |   0 |   1 |   1 |
5294 +-----+-----+-----+
5295 |   1 |   0 |   1 |
5296 +-----+-----+-----+
5297 |   1 |   1 |   1 |
5298 +-----+-----+-----+
5299
5300 Example:
5301 """"""""
5302
5303 ::
5304
5305       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
5306       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
5307       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5308
5309 '``xor``' Instruction
5310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5311
5312 Syntax:
5313 """""""
5314
5315 ::
5316
5317       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5318
5319 Overview:
5320 """""""""
5321
5322 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
5323 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
5324 complement" operation, which is the "~" operator in C.
5325
5326 Arguments:
5327 """"""""""
5328
5329 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
5330 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5331 arguments must have identical types.
5332
5333 Semantics:
5334 """"""""""
5335
5336 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
5337
5338 +-----+-----+-----+
5339 | In0 | In1 | Out |
5340 +-----+-----+-----+
5341 |   0 |   0 |   0 |
5342 +-----+-----+-----+
5343 |   0 |   1 |   1 |
5344 +-----+-----+-----+
5345 |   1 |   0 |   1 |
5346 +-----+-----+-----+
5347 |   1 |   1 |   0 |
5348 +-----+-----+-----+
5349
5350 Example:
5351 """"""""
5352
5353 .. code-block:: llvm
5354
5355       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
5356       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
5357       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5358       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
5359
5360 Vector Operations
5361 -----------------
5362
5363 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
5364 target-independent manner. These instructions cover the element-access
5365 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
5366 While LLVM does directly support these vector operations, many
5367 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
5368 take full advantage of a specific target.
5369
5370 .. _i_extractelement:
5371
5372 '``extractelement``' Instruction
5373 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5374
5375 Syntax:
5376 """""""
5377
5378 ::
5379
5380       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
5381
5382 Overview:
5383 """""""""
5384
5385 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
5386 from a vector at a specified index.
5387
5388 Arguments:
5389 """"""""""
5390
5391 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
5392 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
5393 the position from which to extract the element. The index may be a
5394 variable of any integer type.
5395
5396 Semantics:
5397 """"""""""
5398
5399 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
5400 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
5401 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
5402
5403 Example:
5404 """"""""
5405
5406 .. code-block:: llvm
5407
5408       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
5409
5410 .. _i_insertelement:
5411
5412 '``insertelement``' Instruction
5413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5414
5415 Syntax:
5416 """""""
5417
5418 ::
5419
5420       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
5421
5422 Overview:
5423 """""""""
5424
5425 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
5426 vector at a specified index.
5427
5428 Arguments:
5429 """"""""""
5430
5431 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
5432 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
5433 type must equal the element type of the first operand. The third operand
5434 is an index indicating the position at which to insert the value. The
5435 index may be a variable of any integer type.
5436
5437 Semantics:
5438 """"""""""
5439
5440 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
5441 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
5442 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
5443 undefined.
5444
5445 Example:
5446 """"""""
5447
5448 .. code-block:: llvm
5449
5450       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
5451
5452 .. _i_shufflevector:
5453
5454 '``shufflevector``' Instruction
5455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5456
5457 Syntax:
5458 """""""
5459
5460 ::
5461
5462       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
5463
5464 Overview:
5465 """""""""
5466
5467 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
5468 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5469 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5470
5471 Arguments:
5472 """"""""""
5473
5474 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5475 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5476 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5477 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5478 same as the element type of the first two operands.
5479
5480 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5481 constant integer or undef values.
5482
5483 Semantics:
5484 """"""""""
5485
5486 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5487 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5488 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5489 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5490 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5491 only one vector.
5492
5493 Example:
5494 """"""""
5495
5496 .. code-block:: llvm
5497
5498       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5499                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5500       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5501                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5502       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5503                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5504       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5505                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5506
5507 Aggregate Operations
5508 --------------------
5509
5510 LLVM supports several instructions for working with
5511 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5512
5513 .. _i_extractvalue:
5514
5515 '``extractvalue``' Instruction
5516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5517
5518 Syntax:
5519 """""""
5520
5521 ::
5522
5523       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5524
5525 Overview:
5526 """""""""
5527
5528 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5529 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5530
5531 Arguments:
5532 """"""""""
5533
5534 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5535 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5536 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5537 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5538
5539 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5540
5541 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5542    omitted and assumed to be zero.
5543 -  At least one index must be specified.
5544 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5545
5546 Semantics:
5547 """"""""""
5548
5549 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5550 the index operands.
5551
5552 Example:
5553 """"""""
5554
5555 .. code-block:: llvm
5556
5557       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5558
5559 .. _i_insertvalue:
5560
5561 '``insertvalue``' Instruction
5562 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5563
5564 Syntax:
5565 """""""
5566
5567 ::
5568
5569       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5570
5571 Overview:
5572 """""""""
5573
5574 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5575 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5576
5577 Arguments:
5578 """"""""""
5579
5580 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5581 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5582 a first-class value to insert. The following operands are constant
5583 indices indicating the position at which to insert the value in a
5584 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5585 to insert must have the same type as the value identified by the
5586 indices.
5587
5588 Semantics:
5589 """"""""""
5590
5591 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5592 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5593 indices is that of ``elt``.
5594
5595 Example:
5596 """"""""
5597
5598 .. code-block:: llvm
5599
5600       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5601       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5602       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5603
5604 .. _memoryops:
5605
5606 Memory Access and Addressing Operations
5607 ---------------------------------------
5608
5609 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5610 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5611 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5612 memory in LLVM.
5613
5614 .. _i_alloca:
5615
5616 '``alloca``' Instruction
5617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5618
5619 Syntax:
5620 """""""
5621
5622 ::
5623
5624       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5625
5626 Overview:
5627 """""""""
5628
5629 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5630 currently executing function, to be automatically released when this
5631 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5632 generic address space (address space zero).
5633
5634 Arguments:
5635 """"""""""
5636
5637 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5638 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5639 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5640 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5641 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5642 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5643 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5644 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5645 boundary compatible with the type.
5646
5647 '``type``' may be any sized type.
5648
5649 Semantics:
5650 """"""""""
5651
5652 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5653 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5654 memory is automatically released when the function returns. The
5655 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5656 variables that must have an address available. When the function returns
5657 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5658 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5659 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5660 is not specified.
5661
5662 Example:
5663 """"""""
5664
5665 .. code-block:: llvm
5666
5667       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5668       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5669       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5670       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5671
5672 .. _i_load:
5673
5674 '``load``' Instruction
5675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5676
5677 Syntax:
5678 """""""
5679
5680 ::
5681
5682       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
5683       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5684       !<index> = !{ i32 1 }
5685
5686 Overview:
5687 """""""""
5688
5689 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5690
5691 Arguments:
5692 """"""""""
5693
5694 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5695 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
5696 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5697 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5698 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5699 operations <volatile>`.
5700
5701 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5702 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5703 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5704 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5705 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5706 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5707 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5708 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5709 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5710 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5711 any defined semantics for atomic loads.
5712
5713 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5714 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5715 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5716 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5717 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5718 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5719 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5720 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5721
5722 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5723 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5724 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5725 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5726 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5727 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5728 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5729
5730 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5731 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5732 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5733 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5734 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5735 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
5736 but it does imply that once the location is known dereferenceable
5737 its value is henceforth unchanging.
5738
5739 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5740 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5741 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5742 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5743 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5744 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
5745 to loads of a pointer type.
5746
5747 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
5748 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
5749 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction 
5750 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
5751 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
5752 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable'' 
5753 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5754 to loads of a pointer type.
5755
5756 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
5757 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
5758 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the 
5759 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
5760 dereferenceable or null.
5761 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
5762 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null'' 
5763 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5764 to loads of a pointer type.
5765
5766 Semantics:
5767 """"""""""
5768
5769 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5770 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5771 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5772 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5773 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5774 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5775 written using a store of the same type.
5776
5777 Examples:
5778 """""""""
5779
5780 .. code-block:: llvm
5781
5782       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5783       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5784       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
5785
5786 .. _i_store:
5787
5788 '``store``' Instruction
5789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5790
5791 Syntax:
5792 """""""
5793
5794 ::
5795
5796       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5797       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5798
5799 Overview:
5800 """""""""
5801
5802 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5803
5804 Arguments:
5805 """"""""""
5806
5807 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5808 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5809 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5810 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5811 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5812 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5813 operations <volatile>`.
5814
5815 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5816 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5817 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5818 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5819 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5820 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5821 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5822 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5823 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5824 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5825 have any defined semantics for atomic stores.
5826
5827 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5828 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5829 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5830 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5831 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5832 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5833 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5834 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5835
5836 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5837 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5838 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5839 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5840 be reused in the cache. The code generator may select special
5841 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5842 x86.
5843
5844 Semantics:
5845 """"""""""
5846
5847 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5848 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5849 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5850 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5851 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5852 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5853 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5854 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5855
5856 Example:
5857 """"""""
5858
5859 .. code-block:: llvm
5860
5861       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5862       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5863       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5864
5865 .. _i_fence:
5866
5867 '``fence``' Instruction
5868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5869
5870 Syntax:
5871 """""""
5872
5873 ::
5874
5875       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5876
5877 Overview:
5878 """""""""
5879
5880 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5881 between operations.
5882
5883 Arguments:
5884 """"""""""
5885
5886 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5887 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5888 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5889
5890 Semantics:
5891 """"""""""
5892
5893 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5894 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5895 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5896 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5897 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5898 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5899 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5900 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5901 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5902 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5903 *happens-before* edge.
5904
5905 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5906 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5907 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5908
5909 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5910 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5911 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5912
5913 Example:
5914 """"""""
5915
5916 .. code-block:: llvm
5917
5918       fence acquire                          ; yields void
5919       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5920
5921 .. _i_cmpxchg:
5922
5923 '``cmpxchg``' Instruction
5924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5925
5926 Syntax:
5927 """""""
5928
5929 ::
5930
5931       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5932
5933 Overview:
5934 """""""""
5935
5936 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5937 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5938 equal, it tries to store a new value into the memory.
5939
5940 Arguments:
5941 """"""""""
5942
5943 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5944 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5945 address, and a new value to place at that address if the compared values
5946 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5947 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5948 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5949 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5950 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5951 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5952 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5953
5954 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5955 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5956 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5957 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5958 ``release`` or ``acq_rel``.
5959
5960 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5961 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5962 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5963 respect to all other code in the system.
5964
5965 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5966 equal to the size in memory of the operand.
5967
5968 Semantics:
5969 """"""""""
5970
5971 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5972 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5973 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5974 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5975
5976 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5977 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5978 matched.
5979
5980 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5981 if the value loaded equals ``cmp``.
5982
5983 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5984 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5985 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5986
5987 Example:
5988 """"""""
5989
5990 .. code-block:: llvm
5991
5992     entry:
5993       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
5994       br label %loop
5995
5996     loop:
5997       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5998       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5999       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6000       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6001       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6002       br i1 %success, label %done, label %loop
6003
6004     done:
6005       ...
6006
6007 .. _i_atomicrmw:
6008
6009 '``atomicrmw``' Instruction
6010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6011
6012 Syntax:
6013 """""""
6014
6015 ::
6016
6017       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6018
6019 Overview:
6020 """""""""
6021
6022 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6023
6024 Arguments:
6025 """"""""""
6026
6027 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6028 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6029 operation. The operation must be one of the following keywords:
6030
6031 -  xchg
6032 -  add
6033 -  sub
6034 -  and
6035 -  nand
6036 -  or
6037 -  xor
6038 -  max
6039 -  min
6040 -  umax
6041 -  umin
6042
6043 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6044 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6045 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6046 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6047 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6048 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6049 operations <volatile>`.
6050
6051 Semantics:
6052 """"""""""
6053
6054 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6055 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6056 value at the location is returned. The modification is specified by the
6057 operation argument:
6058
6059 -  xchg: ``*ptr = val``
6060 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6061 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6062 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6063 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6064 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6065 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6066 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6067 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6068 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6069    comparison)
6070 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6071    comparison)
6072
6073 Example:
6074 """"""""
6075
6076 .. code-block:: llvm
6077
6078       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
6079
6080 .. _i_getelementptr:
6081
6082 '``getelementptr``' Instruction
6083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6084
6085 Syntax:
6086 """""""
6087
6088 ::
6089
6090       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6091       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6092       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
6093
6094 Overview:
6095 """""""""
6096
6097 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
6098 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
6099 address calculation only and does not access memory.
6100
6101 Arguments:
6102 """"""""""
6103
6104 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
6105 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
6106 base address to start from. The remaining arguments are indices
6107 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
6108 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
6109 into. The first index always indexes the pointer value given as the
6110 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
6111 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
6112 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
6113 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
6114 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
6115 would require loading the pointer before continuing calculation.
6116
6117 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
6118 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
6119 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
6120 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
6121 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
6122 required to be constant. These integers are treated as signed values
6123 where relevant.
6124
6125 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
6126 to LLVM:
6127
6128 .. code-block:: c
6129
6130     struct RT {
6131       char A;
6132       int B[10][20];
6133       char C;
6134     };
6135     struct ST {
6136       int X;
6137       double Y;
6138       struct RT Z;
6139     };
6140
6141     int *foo(struct ST *s) {
6142       return &s[1].Z.B[5][13];
6143     }
6144
6145 The LLVM code generated by Clang is:
6146
6147 .. code-block:: llvm
6148
6149     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
6150     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
6151
6152     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
6153     entry:
6154       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
6155       ret i32* %arrayidx
6156     }
6157
6158 Semantics:
6159 """"""""""
6160
6161 In the example above, the first index is indexing into the
6162 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
6163 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
6164 indexes into the third element of the structure, yielding a
6165 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
6166 structure. The third index indexes into the second element of the
6167 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
6168 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
6169 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
6170 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
6171
6172 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
6173 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
6174 for the given testcase is equivalent to:
6175
6176 .. code-block:: llvm
6177
6178     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
6179       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
6180       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
6181       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
6182       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
6183       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
6184       ret i32* %t5
6185     }
6186
6187 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
6188 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
6189 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
6190 of the addresses that would be formed by successive addition of the
6191 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
6192 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
6193 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
6194 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
6195 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
6196 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
6197
6198 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
6199 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
6200 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
6201 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
6202 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
6203 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
6204 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
6205 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
6206 information.
6207
6208 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
6209 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
6210
6211 Example:
6212 """"""""
6213
6214 .. code-block:: llvm
6215
6216         ; yields [12 x i8]*:aptr
6217         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
6218         ; yields i8*:vptr
6219         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
6220         ; yields i8*:eptr
6221         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
6222         ; yields i32*:iptr
6223         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
6224
6225 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
6226 must be a vector with the same number of elements. For example:
6227
6228 .. code-block:: llvm
6229
6230      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
6231
6232 Conversion Operations
6233 ---------------------
6234
6235 The instructions in this category are the conversion instructions
6236 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
6237 various bit conversions on the operand.
6238
6239 '``trunc .. to``' Instruction
6240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6241
6242 Syntax:
6243 """""""
6244
6245 ::
6246
6247       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6248
6249 Overview:
6250 """""""""
6251
6252 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
6253
6254 Arguments:
6255 """"""""""
6256
6257 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
6258 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
6259 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6260 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
6261 types are not allowed.
6262
6263 Semantics:
6264 """"""""""
6265
6266 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
6267 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
6268 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
6269 It will always truncate bits.
6270
6271 Example:
6272 """"""""
6273
6274 .. code-block:: llvm
6275
6276       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
6277       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
6278       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
6279       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
6280
6281 '``zext .. to``' Instruction
6282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6283
6284 Syntax:
6285 """""""
6286
6287 ::
6288
6289       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6290
6291 Overview:
6292 """""""""
6293
6294 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
6295
6296 Arguments:
6297 """"""""""
6298
6299 The '``zext``' 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 ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
6308 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
6309
6310 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
6311
6312 Example:
6313 """"""""
6314
6315 .. code-block:: llvm
6316
6317       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
6318       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
6319       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6320
6321 '``sext .. to``' Instruction
6322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6323
6324 Syntax:
6325 """""""
6326
6327 ::
6328
6329       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6330
6331 Overview:
6332 """""""""
6333
6334 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
6335
6336 Arguments:
6337 """"""""""
6338
6339 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6340 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6341 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6342 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6343
6344 Semantics:
6345 """"""""""
6346
6347 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
6348 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
6349 of the type ``ty2``.
6350
6351 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
6352
6353 Example:
6354 """"""""
6355
6356 .. code-block:: llvm
6357
6358       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
6359       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
6360       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6361
6362 '``fptrunc .. to``' Instruction
6363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6364
6365 Syntax:
6366 """""""
6367
6368 ::
6369
6370       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6371
6372 Overview:
6373 """""""""
6374
6375 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
6376
6377 Arguments:
6378 """"""""""
6379
6380 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6381 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
6382 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
6383 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
6384
6385 Semantics:
6386 """"""""""
6387
6388 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
6389 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
6390 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
6391 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
6392
6393 Example:
6394 """"""""
6395
6396 .. code-block:: llvm
6397
6398       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
6399       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
6400
6401 '``fpext .. to``' Instruction
6402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6403
6404 Syntax:
6405 """""""
6406
6407 ::
6408
6409       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6410
6411 Overview:
6412 """""""""
6413
6414 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
6415 point value.
6416
6417 Arguments:
6418 """"""""""
6419
6420 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6421 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
6422 to. The source type must be smaller than the destination type.
6423
6424 Semantics:
6425 """"""""""
6426
6427 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
6428 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
6429 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
6430 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
6431 *no-op cast* for a floating point cast.
6432
6433 Example:
6434 """"""""
6435
6436 .. code-block:: llvm
6437
6438       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
6439       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
6440
6441 '``fptoui .. to``' Instruction
6442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6443
6444 Syntax:
6445 """""""
6446
6447 ::
6448
6449       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6450
6451 Overview:
6452 """""""""
6453
6454 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
6455 integer equivalent of type ``ty2``.
6456
6457 Arguments:
6458 """"""""""
6459
6460 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
6461 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6462 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6463 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6464 type with the same number of elements as ``ty``
6465
6466 Semantics:
6467 """"""""""
6468
6469 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
6470 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6471 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6472 are undefined.
6473
6474 Example:
6475 """"""""
6476
6477 .. code-block:: llvm
6478
6479       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
6480       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
6481       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
6482
6483 '``fptosi .. to``' Instruction
6484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6485
6486 Syntax:
6487 """""""
6488
6489 ::
6490
6491       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6492
6493 Overview:
6494 """""""""
6495
6496 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6497 ``value`` to type ``ty2``.
6498
6499 Arguments:
6500 """"""""""
6501
6502 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6503 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6504 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6505 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6506 type with the same number of elements as ``ty``
6507
6508 Semantics:
6509 """"""""""
6510
6511 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6512 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6513 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6514 are undefined.
6515
6516 Example:
6517 """"""""
6518
6519 .. code-block:: llvm
6520
6521       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6522       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6523       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6524
6525 '``uitofp .. to``' Instruction
6526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6527
6528 Syntax:
6529 """""""
6530
6531 ::
6532
6533       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6534
6535 Overview:
6536 """""""""
6537
6538 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6539 and converts that value to the ``ty2`` type.
6540
6541 Arguments:
6542 """"""""""
6543
6544 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6545 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6546 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6547 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6548 type with the same number of elements as ``ty``
6549
6550 Semantics:
6551 """"""""""
6552
6553 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6554 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6555 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6556 are undefined.
6557
6558 Example:
6559 """"""""
6560
6561 .. code-block:: llvm
6562
6563       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6564       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6565
6566 '``sitofp .. to``' Instruction
6567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6568
6569 Syntax:
6570 """""""
6571
6572 ::
6573
6574       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6575
6576 Overview:
6577 """""""""
6578
6579 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6580 converts that value to the ``ty2`` type.
6581
6582 Arguments:
6583 """"""""""
6584
6585 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6586 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6587 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6588 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6589 type with the same number of elements as ``ty``
6590
6591 Semantics:
6592 """"""""""
6593
6594 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6595 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6596 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6597 undefined.
6598
6599 Example:
6600 """"""""
6601
6602 .. code-block:: llvm
6603
6604       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6605       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6606
6607 .. _i_ptrtoint:
6608
6609 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6611
6612 Syntax:
6613 """""""
6614
6615 ::
6616
6617       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6618
6619 Overview:
6620 """""""""
6621
6622 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6623 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6624
6625 Arguments:
6626 """"""""""
6627
6628 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6629 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6630 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6631 a vector of integers type.
6632
6633 Semantics:
6634 """"""""""
6635
6636 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6637 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6638 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6639 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6640 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6641 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6642 change.
6643
6644 Example:
6645 """"""""
6646
6647 .. code-block:: llvm
6648
6649       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6650       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6651       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6652
6653 .. _i_inttoptr:
6654
6655 '``inttoptr .. to``' Instruction
6656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6657
6658 Syntax:
6659 """""""
6660
6661 ::
6662
6663       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6664
6665 Overview:
6666 """""""""
6667
6668 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6669 pointer type, ``ty2``.
6670
6671 Arguments:
6672 """"""""""
6673
6674 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6675 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6676 type.
6677
6678 Semantics:
6679 """"""""""
6680
6681 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6682 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6683 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6684 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6685 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6686 nothing is done (*no-op cast*).
6687
6688 Example:
6689 """"""""
6690
6691 .. code-block:: llvm
6692
6693       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6694       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6695       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6696       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6697
6698 .. _i_bitcast:
6699
6700 '``bitcast .. to``' Instruction
6701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6702
6703 Syntax:
6704 """""""
6705
6706 ::
6707
6708       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6709
6710 Overview:
6711 """""""""
6712
6713 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6714 changing any bits.
6715
6716 Arguments:
6717 """"""""""
6718
6719 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6720 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6721 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6722 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6723 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6724 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6725 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6726 long as they have the same size).
6727
6728 Semantics:
6729 """"""""""
6730
6731 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6732 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6733 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6734 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6735 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6736 pointers) types with the same address space through this instruction.
6737 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6738 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6739
6740 Example:
6741 """"""""
6742
6743 .. code-block:: llvm
6744
6745       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6746       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6747       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6748       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6749
6750 .. _i_addrspacecast:
6751
6752 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6754
6755 Syntax:
6756 """""""
6757
6758 ::
6759
6760       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6761
6762 Overview:
6763 """""""""
6764
6765 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6766 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6767
6768 Arguments:
6769 """"""""""
6770
6771 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6772 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6773 address space.
6774
6775 Semantics:
6776 """"""""""
6777
6778 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6779 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6780 value modification, depending on the target and the address space
6781 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6782 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6783 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6784 location.
6785
6786 Example:
6787 """"""""
6788
6789 .. code-block:: llvm
6790
6791       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6792       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6793       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6794
6795 .. _otherops:
6796
6797 Other Operations
6798 ----------------
6799
6800 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6801 which defy better classification.
6802
6803 .. _i_icmp:
6804
6805 '``icmp``' Instruction
6806 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6807
6808 Syntax:
6809 """""""
6810
6811 ::
6812
6813       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6814
6815 Overview:
6816 """""""""
6817
6818 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6819 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6820 pointer, or pointer vector operands.
6821
6822 Arguments:
6823 """"""""""
6824
6825 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6826 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6827 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6828
6829 #. ``eq``: equal
6830 #. ``ne``: not equal
6831 #. ``ugt``: unsigned greater than
6832 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6833 #. ``ult``: unsigned less than
6834 #. ``ule``: unsigned less or equal
6835 #. ``sgt``: signed greater than
6836 #. ``sge``: signed greater or equal
6837 #. ``slt``: signed less than
6838 #. ``sle``: signed less or equal
6839
6840 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6841 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6842 must also be identical types.
6843
6844 Semantics:
6845 """"""""""
6846
6847 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6848 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6849 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6850
6851 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6852    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6853 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6854    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6855 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6856    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6857 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6858    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6859 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6860    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6861 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6862    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6863 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6864    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6865 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6866    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6867 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6868    if ``op1`` is less than ``op2``.
6869 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6870    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6871
6872 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6873 are compared as if they were integers.
6874
6875 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6876 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6877 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6878
6879 Example:
6880 """"""""
6881
6882 .. code-block:: llvm
6883
6884       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6885       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6886       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6887       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6888       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6889       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6890
6891 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6892 ``icmp`` instruction.
6893
6894 .. _i_fcmp:
6895
6896 '``fcmp``' Instruction
6897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6898
6899 Syntax:
6900 """""""
6901
6902 ::
6903
6904       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6905
6906 Overview:
6907 """""""""
6908
6909 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6910 values based on comparison of its operands.
6911
6912 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6913 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6914
6915 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6916 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6917 compared.
6918
6919 Arguments:
6920 """"""""""
6921
6922 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6923 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6924 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6925
6926 #. ``false``: no comparison, always returns false
6927 #. ``oeq``: ordered and equal
6928 #. ``ogt``: ordered and greater than
6929 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6930 #. ``olt``: ordered and less than
6931 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6932 #. ``one``: ordered and not equal
6933 #. ``ord``: ordered (no nans)
6934 #. ``ueq``: unordered or equal
6935 #. ``ugt``: unordered or greater than
6936 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6937 #. ``ult``: unordered or less than
6938 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6939 #. ``une``: unordered or not equal
6940 #. ``uno``: unordered (either nans)
6941 #. ``true``: no comparison, always returns true
6942
6943 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6944 that either operand may be a QNAN.
6945
6946 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6947 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6948 type. They must have identical types.
6949
6950 Semantics:
6951 """"""""""
6952
6953 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6954 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6955 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6956 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6957
6958 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6959 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6960    is equal to ``op2``.
6961 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6962    is greater than ``op2``.
6963 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6964    is greater than or equal to ``op2``.
6965 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6966    is less than ``op2``.
6967 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6968    is less than or equal to ``op2``.
6969 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6970    is not equal to ``op2``.
6971 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6972 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6973    equal to ``op2``.
6974 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6975    greater than ``op2``.
6976 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6977    greater than or equal to ``op2``.
6978 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6979    less than ``op2``.
6980 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6981    less than or equal to ``op2``.
6982 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6983    not equal to ``op2``.
6984 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6985 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6986
6987 Example:
6988 """"""""
6989
6990 .. code-block:: llvm
6991
6992       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6993       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6994       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6995       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6996
6997 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6998 ``fcmp`` instruction.
6999
7000 .. _i_phi:
7001
7002 '``phi``' Instruction
7003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7004
7005 Syntax:
7006 """""""
7007
7008 ::
7009
7010       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
7011
7012 Overview:
7013 """""""""
7014
7015 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
7016 graph representing the function.
7017
7018 Arguments:
7019 """"""""""
7020
7021 The type of the incoming values is specified with the first type field.
7022 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
7023 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
7024 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
7025 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
7026 label arguments.
7027
7028 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
7029 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
7030 block.
7031
7032 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
7033 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
7034 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
7035 instruction's return value on the same edge).
7036
7037 Semantics:
7038 """"""""""
7039
7040 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
7041 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
7042 executed just prior to the current block.
7043
7044 Example:
7045 """"""""
7046
7047 .. code-block:: llvm
7048
7049     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
7050       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
7051       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
7052       br label %Loop
7053
7054 .. _i_select:
7055
7056 '``select``' Instruction
7057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7058
7059 Syntax:
7060 """""""
7061
7062 ::
7063
7064       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
7065
7066       selty is either i1 or {<N x i1>}
7067
7068 Overview:
7069 """""""""
7070
7071 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
7072 condition, without IR-level branching.
7073
7074 Arguments:
7075 """"""""""
7076
7077 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
7078 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
7079 class <t_firstclass>` type.
7080
7081 Semantics:
7082 """"""""""
7083
7084 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
7085 the first value argument; otherwise, it returns the second value
7086 argument.
7087
7088 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
7089 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
7090
7091 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
7092 same size, then an entire vector is selected.
7093
7094 Example:
7095 """"""""
7096
7097 .. code-block:: llvm
7098
7099       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
7100
7101 .. _i_call:
7102
7103 '``call``' Instruction
7104 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7105
7106 Syntax:
7107 """""""
7108
7109 ::
7110
7111       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7112
7113 Overview:
7114 """""""""
7115
7116 The '``call``' instruction represents a simple function call.
7117
7118 Arguments:
7119 """"""""""
7120
7121 This instruction requires several arguments:
7122
7123 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
7124    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
7125    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
7126    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
7127    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
7128
7129    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
7130       recursive cycle in the call graph.
7131    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
7132       forwarded in place.
7133
7134    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
7135    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
7136    rules:
7137
7138    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
7139      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
7140    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
7141      produced by the call or void.
7142    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
7143      parameters or return types may differ in pointee type, but not
7144      in address space.
7145    - The calling conventions of the caller and callee must match.
7146    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
7147      returned, and inalloca, must match.
7148    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
7149      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
7150      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
7151
7152    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
7153    the following conditions are met:
7154
7155    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
7156    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
7157       uses value of call or is void).
7158    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
7159       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
7160    -  `Platform-specific constraints are
7161       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
7162
7163 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7164    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7165    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
7166    calling convention of the call must match the calling convention of
7167    the target function, or else the behavior is undefined.
7168 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7169    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7170    are valid here.
7171 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7172    type of the return value. Functions that return no value are marked
7173    ``void``.
7174 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
7175    being invoked. The argument types must match the types implied by
7176    this signature. This type can be omitted if the function is not
7177    varargs and if the function type does not return a pointer to a
7178    function.
7179 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7180    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7181    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7182    to function value.
7183 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7184    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7185    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7186    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7187    extra arguments can be specified.
7188 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
7189    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
7190    attributes are valid here.
7191
7192 Semantics:
7193 """"""""""
7194
7195 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
7196 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
7197 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
7198 flow continues with the instruction after the function call, and the
7199 return value of the function is bound to the result argument.
7200
7201 Example:
7202 """"""""
7203
7204 .. code-block:: llvm
7205
7206       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
7207       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
7208       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
7209       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
7210       call void %foo(i8 97 signext)
7211
7212       %struct.A = type { i32, i8 }
7213       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
7214       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
7215       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
7216       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
7217       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
7218
7219 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
7220 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
7221 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
7222 This is something we'd like to change in the future to provide better
7223 support for freestanding environments and non-C-based languages.
7224
7225 .. _i_va_arg:
7226
7227 '``va_arg``' Instruction
7228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7229
7230 Syntax:
7231 """""""
7232
7233 ::
7234
7235       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
7236
7237 Overview:
7238 """""""""
7239
7240 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
7241 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
7242 the ``va_arg`` macro in C.
7243
7244 Arguments:
7245 """"""""""
7246
7247 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
7248 argument. It returns a value of the specified argument type and
7249 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
7250 type of ``va_list`` is target specific.
7251
7252 Semantics:
7253 """"""""""
7254
7255 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
7256 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
7257 the next argument. For more information, see the variable argument
7258 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
7259
7260 It is legal for this instruction to be called in a function which does
7261 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
7262 function.
7263
7264 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
7265 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
7266
7267 Example:
7268 """"""""
7269
7270 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
7271
7272 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
7273 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
7274 types on any target.
7275
7276 .. _i_landingpad:
7277
7278 '``landingpad``' Instruction
7279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7280
7281 Syntax:
7282 """""""
7283
7284 ::
7285
7286       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
7287       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
7288
7289       <clause> := catch <type> <value>
7290       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
7291
7292 Overview:
7293 """""""""
7294
7295 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
7296 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
7297 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
7298 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
7299 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
7300 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
7301
7302 Arguments:
7303 """"""""""
7304
7305 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
7306 function associated with the unwinding mechanism. The optional
7307 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
7308
7309 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
7310 contains the global variable representing the "type" that may be caught
7311 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
7312 clause takes an array constant as its argument. Use
7313 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
7314 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
7315 the ``cleanup`` flag.
7316
7317 Semantics:
7318 """"""""""
7319
7320 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
7321 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
7322 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
7323 calling conventions, how the personality function results are
7324 represented in LLVM IR is target specific.
7325
7326 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
7327 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
7328 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
7329 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
7330 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
7331 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
7332 unwinding continues further up the call stack.
7333
7334 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
7335
7336 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
7337    of an '``invoke``' instruction.
7338 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
7339    first non-PHI instruction.
7340 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
7341    pad block.
7342 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
7343    '``landingpad``' instruction.
7344 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
7345    personality function.
7346
7347 Example:
7348 """"""""
7349
7350 .. code-block:: llvm
7351
7352       ;; A landing pad which can catch an integer.
7353       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7354                catch i8** @_ZTIi
7355       ;; A landing pad that is a cleanup.
7356       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7357                cleanup
7358       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
7359       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7360                catch i8** @_ZTIi
7361                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
7362
7363 .. _intrinsics:
7364
7365 Intrinsic Functions
7366 ===================
7367
7368 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
7369 have well known names and semantics and are required to follow certain
7370 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
7371 for the LLVM language that does not require changing all of the
7372 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
7373 reader/writer, the parser, etc...).
7374
7375 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
7376 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
7377 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
7378 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
7379 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
7380 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
7381 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
7382 are added that they be documented here.
7383
7384 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
7385 represents a family of functions that perform the same operation but on
7386 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
7387 different integer types, overloading is used commonly to allow an
7388 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
7389 argument types or the result type can be overloaded to accept any
7390 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
7391 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
7392 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
7393 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
7394 argument or the result.
7395
7396 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
7397 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
7398 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
7399 whose type is matched against another type do not. For example, the
7400 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
7401 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
7402 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
7403 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
7404 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
7405 type is matched against the return type, it does not require its own
7406 name suffix.
7407
7408 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
7409 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
7410
7411 .. _int_varargs:
7412
7413 Variable Argument Handling Intrinsics
7414 -------------------------------------
7415
7416 Variable argument support is defined in LLVM with the
7417 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
7418 functions. These functions are related to the similarly named macros
7419 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
7420
7421 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
7422 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
7423 does not define what this type is, so all transformations should be
7424 prepared to handle these functions regardless of the type used.
7425
7426 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
7427 variable argument handling intrinsic functions are used.
7428
7429 .. code-block:: llvm
7430
7431     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
7432     ; it is merely an i8*.
7433     %struct.va_list = type { i8* }
7434
7435     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
7436     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
7437
7438     define i32 @test(i32 %X, ...) {
7439       ; Initialize variable argument processing
7440       %ap = alloca %struct.va_list
7441       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
7442       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
7443
7444       ; Read a single integer argument
7445       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
7446
7447       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
7448       %aq = alloca i8*
7449       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
7450       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
7451       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
7452
7453       ; Stop processing of arguments.
7454       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
7455       ret i32 %tmp
7456     }
7457
7458     declare void @llvm.va_start(i8*)
7459     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
7460     declare void @llvm.va_end(i8*)
7461
7462 .. _int_va_start:
7463
7464 '``llvm.va_start``' Intrinsic
7465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7466
7467 Syntax:
7468 """""""
7469
7470 ::
7471
7472       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
7473
7474 Overview:
7475 """""""""
7476
7477 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
7478 subsequent use by ``va_arg``.
7479
7480 Arguments:
7481 """"""""""
7482
7483 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7484
7485 Semantics:
7486 """"""""""
7487
7488 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
7489 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7490 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7491 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7492 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7493 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7494 that out.
7495
7496 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7497 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7498
7499 Syntax:
7500 """""""
7501
7502 ::
7503
7504       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7505
7506 Overview:
7507 """""""""
7508
7509 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7510 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7511
7512 Arguments:
7513 """"""""""
7514
7515 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7516
7517 Semantics:
7518 """"""""""
7519
7520 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7521 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7522 element to which the argument points. Calls to
7523 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7524 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7525 ``llvm.va_end``.
7526
7527 .. _int_va_copy:
7528
7529 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7531
7532 Syntax:
7533 """""""
7534
7535 ::
7536
7537       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7538
7539 Overview:
7540 """""""""
7541
7542 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7543 from the source argument list to the destination argument list.
7544
7545 Arguments:
7546 """"""""""
7547
7548 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7549 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7550
7551 Semantics:
7552 """"""""""
7553
7554 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7555 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7556 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7557 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7558 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7559
7560 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7561 --------------------------------------
7562
7563 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7564 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
7565 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
7566 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
7567
7568 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7569 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7570 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7571 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
7572 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7573 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7574
7575 Experimental Statepoint Intrinsics
7576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7577
7578 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
7579 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
7580 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
7581 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
7582 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
7583 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
7584 described in :doc:`Statepoints`.
7585
7586 .. _int_gcroot:
7587
7588 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7590
7591 Syntax:
7592 """""""
7593
7594 ::
7595
7596       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7597
7598 Overview:
7599 """""""""
7600
7601 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7602 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7603
7604 Arguments:
7605 """"""""""
7606
7607 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7608 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7609 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7610 root.
7611
7612 Semantics:
7613 """"""""""
7614
7615 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7616 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7617 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7618 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7619 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7620
7621 .. _int_gcread:
7622
7623 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7625
7626 Syntax:
7627 """""""
7628
7629 ::
7630
7631       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7632
7633 Overview:
7634 """""""""
7635
7636 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7637 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7638 barriers.
7639
7640 Arguments:
7641 """"""""""
7642
7643 The second argument is the address to read from, which should be an
7644 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7645 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7646 runtime (otherwise null).
7647
7648 Semantics:
7649 """"""""""
7650
7651 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7652 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7653 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7654 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7655 algorithm <gc>`.
7656
7657 .. _int_gcwrite:
7658
7659 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7661
7662 Syntax:
7663 """""""
7664
7665 ::
7666
7667       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7668
7669 Overview:
7670 """""""""
7671
7672 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7673 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7674 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7675
7676 Arguments:
7677 """"""""""
7678
7679 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7680 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7681 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7682 object, Obj may be null.
7683
7684 Semantics:
7685 """"""""""
7686
7687 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7688 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7689 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7690 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7691 algorithm <gc>`.
7692
7693 Code Generator Intrinsics
7694 -------------------------
7695
7696 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7697 may only be implemented with code generator support.
7698
7699 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7701
7702 Syntax:
7703 """""""
7704
7705 ::
7706
7707       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7708
7709 Overview:
7710 """""""""
7711
7712 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7713 target-specific value indicating the return address of the current
7714 function or one of its callers.
7715
7716 Arguments:
7717 """"""""""
7718
7719 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7720 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7721 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7722 value.
7723
7724 Semantics:
7725 """"""""""
7726
7727 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7728 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7729 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7730 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7731 used for debugging purposes.
7732
7733 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7734 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7735 of the obvious source-language caller.
7736
7737 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7739
7740 Syntax:
7741 """""""
7742
7743 ::
7744
7745       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7746
7747 Overview:
7748 """""""""
7749
7750 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7751 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7752
7753 Arguments:
7754 """"""""""
7755
7756 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7757 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7758 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7759 value.
7760
7761 Semantics:
7762 """"""""""
7763
7764 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7765 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7766 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7767 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7768 used for debugging purposes.
7769
7770 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7771 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7772 of the obvious source-language caller.
7773
7774 '``llvm.frameescape``' and '``llvm.framerecover``' Intrinsics
7775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7776
7777 Syntax:
7778 """""""
7779
7780 ::
7781
7782       declare void @llvm.frameescape(...)
7783       declare i8* @llvm.framerecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
7784
7785 Overview:
7786 """""""""
7787
7788 The '``llvm.frameescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
7789 allocas, and the '``llvm.framerecover``' intrinsic applies those offsets to a
7790 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
7791 computed during frame layout of the caller of ``llvm.frameescape``.
7792
7793 Arguments:
7794 """"""""""
7795
7796 All arguments to '``llvm.frameescape``' must be pointers to static allocas or
7797 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.frameescape``'
7798 once, and it can only do so from the entry block.
7799
7800 The ``func`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a constant
7801 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
7802 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
7803 other modules.
7804
7805 The ``fp`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a frame
7806 pointer of a call frame that is currently live. The return value of
7807 '``llvm.frameaddress``' is one way to produce such a value, but most platforms
7808 also expose the frame pointer through stack unwinding mechanisms.
7809
7810 The ``idx`` argument to '``llvm.framerecover``' indicates which alloca passed to
7811 '``llvm.frameescape``' to recover. It is zero-indexed.
7812
7813 Semantics:
7814 """"""""""
7815
7816 These intrinsics allow a group of functions to access one stack memory
7817 allocation in an ancestor stack frame. The memory returned from
7818 '``llvm.frameallocate``' may be allocated prior to stack realignment, so the
7819 memory is only aligned to the ABI-required stack alignment.  Each function may
7820 only call '``llvm.frameallocate``' one or zero times from the function entry
7821 block.  The frame allocation intrinsic inhibits inlining, as any frame
7822 allocations in the inlined function frame are likely to be at a different
7823 offset from the one used by '``llvm.framerecover``' called with the
7824 uninlined function.
7825
7826 .. _int_read_register:
7827 .. _int_write_register:
7828
7829 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7831
7832 Syntax:
7833 """""""
7834
7835 ::
7836
7837       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7838       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7839       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7840       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7841       !0 = !{!"sp\00"}
7842
7843 Overview:
7844 """""""""
7845
7846 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7847 provides access to the named register. The register must be valid on
7848 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7849 with the register being read.
7850
7851 Semantics:
7852 """"""""""
7853
7854 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7855 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7856 the current value of the register, where possible.
7857
7858 This is useful to implement named register global variables that need
7859 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7860 bare-metal programs including OS kernels.
7861
7862 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7863 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7864 allocatable registers are not supported.
7865
7866 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7867 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7868 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7869 registers.
7870
7871 .. _int_stacksave:
7872
7873 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7875
7876 Syntax:
7877 """""""
7878
7879 ::
7880
7881       declare i8* @llvm.stacksave()
7882
7883 Overview:
7884 """""""""
7885
7886 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7887 of the function stack, for use with
7888 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7889 implementing language features like scoped automatic variable sized
7890 arrays in C99.
7891
7892 Semantics:
7893 """"""""""
7894
7895 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7896 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7897 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7898 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7899 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7900 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7901 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7902
7903 .. _int_stackrestore:
7904
7905 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7907
7908 Syntax:
7909 """""""
7910
7911 ::
7912
7913       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7914
7915 Overview:
7916 """""""""
7917
7918 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7919 the function stack to the state it was in when the corresponding
7920 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7921 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7922 sized arrays in C99.
7923
7924 Semantics:
7925 """"""""""
7926
7927 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7928
7929 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7931
7932 Syntax:
7933 """""""
7934
7935 ::
7936
7937       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7938
7939 Overview:
7940 """""""""
7941
7942 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7943 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7944 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7945 its performance characteristics.
7946
7947 Arguments:
7948 """"""""""
7949
7950 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7951 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7952 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7953 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7954 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7955 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7956 arguments must be constant integers.
7957
7958 Semantics:
7959 """"""""""
7960
7961 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7962 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7963 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7964 the processor cache for better performance.
7965
7966 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7968
7969 Syntax:
7970 """""""
7971
7972 ::
7973
7974       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7975
7976 Overview:
7977 """""""""
7978
7979 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7980 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7981 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7982 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7983 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7984 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7985 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7986 allow correlations of simulation runs.
7987
7988 Arguments:
7989 """"""""""
7990
7991 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7992
7993 Semantics:
7994 """"""""""
7995
7996 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7997 that do not support this intrinsic may ignore it.
7998
7999 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
8000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8001
8002 Syntax:
8003 """""""
8004
8005 ::
8006
8007       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
8008
8009 Overview:
8010 """""""""
8011
8012 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
8013 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
8014 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
8015 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
8016 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
8017 timings.
8018
8019 Semantics:
8020 """"""""""
8021
8022 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
8023 memory. Implementations are allowed to either return a application
8024 specific value or a system wide value. On backends without support, this
8025 is lowered to a constant 0.
8026
8027 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
8028 running at and the host platform.
8029
8030 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
8031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8032
8033 Syntax:
8034 """""""
8035
8036 ::
8037
8038       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
8039
8040 Overview:
8041 """""""""
8042
8043 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
8044 in the specified range to the execution unit of the processor. On
8045 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
8046 flushes the instruction cache.
8047
8048 Semantics:
8049 """"""""""
8050
8051 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
8052 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
8053 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
8054 instructions or a system call, if cache flushing requires special
8055 privileges.
8056
8057 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
8058 time library.
8059
8060 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
8061 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
8062
8063 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
8064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8065
8066 Syntax:
8067 """""""
8068
8069 ::
8070
8071       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
8072                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
8073
8074 Overview:
8075 """""""""
8076
8077 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
8078 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
8079 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
8080 program at runtime.
8081
8082 Arguments:
8083 """"""""""
8084
8085 The first argument is a pointer to a global variable containing the
8086 name of the entity being instrumented. This should generally be the
8087 (mangled) function name for a set of counters.
8088
8089 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
8090 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
8091 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
8092 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
8093 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
8094
8095 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
8096 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
8097
8098 Semantics:
8099 """"""""""
8100
8101 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
8102 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
8103 structures and the code to increment the appropriate value, in a
8104 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
8105 the ``llvm-profdata`` tool.
8106
8107 Standard C Library Intrinsics
8108 -----------------------------
8109
8110 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
8111 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
8112 information about the alignment of the pointer arguments to the code
8113 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
8114
8115 .. _int_memcpy:
8116
8117 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
8118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8119
8120 Syntax:
8121 """""""
8122
8123 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
8124 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
8125 support all bit widths however.
8126
8127 ::
8128
8129       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8130                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8131       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8132                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8133
8134 Overview:
8135 """""""""
8136
8137 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8138 source location to the destination location.
8139
8140 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
8141 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8142 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8143
8144 Arguments:
8145 """"""""""
8146
8147 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8148 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8149 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8150 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8151 boolean indicating a volatile access.
8152
8153 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8154 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
8155 are aligned to that boundary.
8156
8157 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
8158 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8159 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8160
8161 Semantics:
8162 """"""""""
8163
8164 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8165 source location to the destination location, which are not allowed to
8166 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
8167 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
8168 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8169
8170 '``llvm.memmove``' Intrinsic
8171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8172
8173 Syntax:
8174 """""""
8175
8176 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
8177 bit width and for different address space. Not all targets support all
8178 bit widths however.
8179
8180 ::
8181
8182       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8183                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8184       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8185                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8186
8187 Overview:
8188 """""""""
8189
8190 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
8191 source location to the destination location. It is similar to the
8192 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
8193 overlap.
8194
8195 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
8196 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8197 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8198
8199 Arguments:
8200 """"""""""
8201
8202 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8203 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8204 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8205 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8206 boolean indicating a volatile access.
8207
8208 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8209 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
8210 aligned to that boundary.
8211
8212 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
8213 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
8214 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8215
8216 Semantics:
8217 """"""""""
8218
8219 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8220 source location to the destination location, which may overlap. It
8221 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
8222 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
8223 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8224
8225 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
8226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8227
8228 Syntax:
8229 """""""
8230
8231 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
8232 bit width and for different address spaces. However, not all targets
8233 support all bit widths.
8234
8235 ::
8236
8237       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
8238                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8239       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
8240                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8241
8242 Overview:
8243 """""""""
8244
8245 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
8246 particular byte value.
8247
8248 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
8249 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
8250 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
8251
8252 Arguments:
8253 """"""""""
8254
8255 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
8256 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
8257 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
8258 argument is the known alignment of the destination location.
8259
8260 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8261 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
8262 that boundary.
8263
8264 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
8265 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8266 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8267
8268 Semantics:
8269 """"""""""
8270
8271 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
8272 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
8273 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
8274 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8275
8276 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
8277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8278
8279 Syntax:
8280 """""""
8281
8282 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` 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.sqrt.f32(float %Val)
8289       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
8290       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
8291       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
8292       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8293
8294 Overview:
8295 """""""""
8296
8297 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
8298 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
8299 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
8300 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
8301 because there is no need to worry about errno being set).
8302 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
8303
8304 Arguments:
8305 """"""""""
8306
8307 The argument and return value are floating point numbers of the same
8308 type.
8309
8310 Semantics:
8311 """"""""""
8312
8313 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
8314 nonnegative floating point number.
8315
8316 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
8317 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8318
8319 Syntax:
8320 """""""
8321
8322 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
8323 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8324 all types however.
8325
8326 ::
8327
8328       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
8329       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
8330       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
8331       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
8332       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
8333
8334 Overview:
8335 """""""""
8336
8337 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8338 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
8339 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
8340 used, the second argument remains a scalar integer value.
8341
8342 Arguments:
8343 """"""""""
8344
8345 The second argument is an integer power, and the first is a value to
8346 raise to that power.
8347
8348 Semantics:
8349 """"""""""
8350
8351 This function returns the first value raised to the second power with an
8352 unspecified sequence of rounding operations.
8353
8354 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
8355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8356
8357 Syntax:
8358 """""""
8359
8360 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
8361 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8362 all types however.
8363
8364 ::
8365
8366       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
8367       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
8368       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
8369       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
8370       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8371
8372 Overview:
8373 """""""""
8374
8375 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
8376
8377 Arguments:
8378 """"""""""
8379
8380 The argument and return value are floating point numbers of the same
8381 type.
8382
8383 Semantics:
8384 """"""""""
8385
8386 This function returns the sine of the specified operand, returning the
8387 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
8388 conditions in the same way.
8389
8390 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
8391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8392
8393 Syntax:
8394 """""""
8395
8396 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
8397 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8398 all types however.
8399
8400 ::
8401
8402       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
8403       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
8404       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
8405       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
8406       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8407
8408 Overview:
8409 """""""""
8410
8411 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
8412
8413 Arguments:
8414 """"""""""
8415
8416 The argument and return value are floating point numbers of the same
8417 type.
8418
8419 Semantics:
8420 """"""""""
8421
8422 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
8423 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
8424 conditions in the same way.
8425
8426 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
8427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8428
8429 Syntax:
8430 """""""
8431
8432 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
8433 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8434 all types however.
8435
8436 ::
8437
8438       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
8439       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
8440       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
8441       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
8442       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
8443
8444 Overview:
8445 """""""""
8446
8447 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8448 specified (positive or negative) power.
8449
8450 Arguments:
8451 """"""""""
8452
8453 The second argument is a floating point power, and the first is a value
8454 to raise to that power.
8455
8456 Semantics:
8457 """"""""""
8458
8459 This function returns the first value raised to the second power,
8460 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
8461 handles error conditions in the same way.
8462
8463 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
8464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8465
8466 Syntax:
8467 """""""
8468
8469 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
8470 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8471 all types however.
8472
8473 ::
8474
8475       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
8476       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
8477       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
8478       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
8479       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8480
8481 Overview:
8482 """""""""
8483
8484 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
8485
8486 Arguments:
8487 """"""""""
8488
8489 The argument and return value are floating point numbers of the same
8490 type.
8491
8492 Semantics:
8493 """"""""""
8494
8495 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
8496 would, and handles error conditions in the same way.
8497
8498 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
8499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8500
8501 Syntax:
8502 """""""
8503
8504 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
8505 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8506 all types however.
8507
8508 ::
8509
8510       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
8511       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
8512       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
8513       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
8514       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8515
8516 Overview:
8517 """""""""
8518
8519 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
8520
8521 Arguments:
8522 """"""""""
8523
8524 The argument and return value are floating point numbers of the same
8525 type.
8526
8527 Semantics:
8528 """"""""""
8529
8530 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
8531 would, and handles error conditions in the same way.
8532
8533 '``llvm.log.*``' Intrinsic
8534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8535
8536 Syntax:
8537 """""""
8538
8539 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
8540 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8541 all types however.
8542
8543 ::
8544
8545       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
8546       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
8547       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
8548       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
8549       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8550
8551 Overview:
8552 """""""""
8553
8554 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8555
8556 Arguments:
8557 """"""""""
8558
8559 The argument and return value are floating point numbers of the same
8560 type.
8561
8562 Semantics:
8563 """"""""""
8564
8565 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8566 would, and handles error conditions in the same way.
8567
8568 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8570
8571 Syntax:
8572 """""""
8573
8574 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8575 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8576 all types however.
8577
8578 ::
8579
8580       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8581       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8582       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8583       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8584       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8585
8586 Overview:
8587 """""""""
8588
8589 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8590
8591 Arguments:
8592 """"""""""
8593
8594 The argument and return value are floating point numbers of the same
8595 type.
8596
8597 Semantics:
8598 """"""""""
8599
8600 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8601 would, and handles error conditions in the same way.
8602
8603 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8605
8606 Syntax:
8607 """""""
8608
8609 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8610 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8611 all types however.
8612
8613 ::
8614
8615       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8616       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8617       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8618       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8619       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8620
8621 Overview:
8622 """""""""
8623
8624 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8625
8626 Arguments:
8627 """"""""""
8628
8629 The argument and return value are floating point numbers of the same
8630 type.
8631
8632 Semantics:
8633 """"""""""
8634
8635 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8636 would, and handles error conditions in the same way.
8637
8638 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8640
8641 Syntax:
8642 """""""
8643
8644 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8645 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8646 all types however.
8647
8648 ::
8649
8650       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8651       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8652       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8653       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8654       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8655
8656 Overview:
8657 """""""""
8658
8659 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8660 operation.
8661
8662 Arguments:
8663 """"""""""
8664
8665 The argument and return value are floating point numbers of the same
8666 type.
8667
8668 Semantics:
8669 """"""""""
8670
8671 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8672 would, and does not set errno.
8673
8674 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8676
8677 Syntax:
8678 """""""
8679
8680 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8681 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8682 all types however.
8683
8684 ::
8685
8686       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8687       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8688       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8689       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8690       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8691
8692 Overview:
8693 """""""""
8694
8695 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8696 operand.
8697
8698 Arguments:
8699 """"""""""
8700
8701 The argument and return value are floating point numbers of the same
8702 type.
8703
8704 Semantics:
8705 """"""""""
8706
8707 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8708 would, and handles error conditions in the same way.
8709
8710 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8712
8713 Syntax:
8714 """""""
8715
8716 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8717 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8718 all types however.
8719
8720 ::
8721
8722       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8723       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8724       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8725       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8726       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8727
8728 Overview:
8729 """""""""
8730
8731 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8732 arguments.
8733
8734
8735 Arguments:
8736 """"""""""
8737
8738 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8739 type.
8740
8741 Semantics:
8742 """"""""""
8743
8744 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8745 fmin.
8746
8747 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8748 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8749 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8750 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8751
8752 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8754
8755 Syntax:
8756 """""""
8757
8758 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8759 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8760 all types however.
8761
8762 ::
8763
8764       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8765       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8766       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8767       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8768       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8769
8770 Overview:
8771 """""""""
8772
8773 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8774 arguments.
8775
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 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8786 fmax.
8787
8788 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8789 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8790 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8791 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8792
8793 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8795
8796 Syntax:
8797 """""""
8798
8799 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8800 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8801 all types however.
8802
8803 ::
8804
8805       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8806       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8807       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8808       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8809       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8810
8811 Overview:
8812 """""""""
8813
8814 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8815 first operand and the sign of the second operand.
8816
8817 Arguments:
8818 """"""""""
8819
8820 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8821 type.
8822
8823 Semantics:
8824 """"""""""
8825
8826 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8827 functions would, and handles error conditions in the same way.
8828
8829 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8831
8832 Syntax:
8833 """""""
8834
8835 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8836 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8837 all types however.
8838
8839 ::
8840
8841       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8842       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8843       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8844       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8845       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8846
8847 Overview:
8848 """""""""
8849
8850 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8851
8852 Arguments:
8853 """"""""""
8854
8855 The argument and return value are floating point numbers of the same
8856 type.
8857
8858 Semantics:
8859 """"""""""
8860
8861 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8862 would, and handles error conditions in the same way.
8863
8864 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8866
8867 Syntax:
8868 """""""
8869
8870 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8871 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8872 all types however.
8873
8874 ::
8875
8876       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8877       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8878       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8879       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8880       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8881
8882 Overview:
8883 """""""""
8884
8885 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8886
8887 Arguments:
8888 """"""""""
8889
8890 The argument and return value are floating point numbers of the same
8891 type.
8892
8893 Semantics:
8894 """"""""""
8895
8896 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8897 would, and handles error conditions in the same way.
8898
8899 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8901
8902 Syntax:
8903 """""""
8904
8905 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8906 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8907 all types however.
8908
8909 ::
8910
8911       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8912       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8913       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8914       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8915       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8916
8917 Overview:
8918 """""""""
8919
8920 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8921 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8922
8923 Arguments:
8924 """"""""""
8925
8926 The argument and return value are floating point numbers of the same
8927 type.
8928
8929 Semantics:
8930 """"""""""
8931
8932 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8933 would, and handles error conditions in the same way.
8934
8935 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8937
8938 Syntax:
8939 """""""
8940
8941 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8942 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8943 all types however.
8944
8945 ::
8946
8947       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8948       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8949       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8950       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8951       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8952
8953 Overview:
8954 """""""""
8955
8956 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8957 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8958 operand isn't an integer.
8959
8960 Arguments:
8961 """"""""""
8962
8963 The argument and return value are floating point numbers of the same
8964 type.
8965
8966 Semantics:
8967 """"""""""
8968
8969 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8970 would, and handles error conditions in the same way.
8971
8972 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8974
8975 Syntax:
8976 """""""
8977
8978 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8979 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8980 all types however.
8981
8982 ::
8983
8984       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8985       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8986       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8987       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8988       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8989
8990 Overview:
8991 """""""""
8992
8993 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8994 nearest integer.
8995
8996 Arguments:
8997 """"""""""
8998
8999 The argument and return value are floating point numbers of the same
9000 type.
9001
9002 Semantics:
9003 """"""""""
9004
9005 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
9006 functions would, and handles error conditions in the same way.
9007
9008 '``llvm.round.*``' Intrinsic
9009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9010
9011 Syntax:
9012 """""""
9013
9014 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
9015 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9016 all types however.
9017
9018 ::
9019
9020       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
9021       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
9022       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
9023       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
9024       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9025
9026 Overview:
9027 """""""""
9028
9029 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9030 nearest integer.
9031
9032 Arguments:
9033 """"""""""
9034
9035 The argument and return value are floating point numbers of the same
9036 type.
9037
9038 Semantics:
9039 """"""""""
9040
9041 This function returns the same values as the libm ``round``
9042 functions would, and handles error conditions in the same way.
9043
9044 Bit Manipulation Intrinsics
9045 ---------------------------
9046
9047 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
9048 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
9049
9050 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
9051 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9052
9053 Syntax:
9054 """""""
9055
9056 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
9057 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
9058
9059 ::
9060
9061       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
9062       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
9063       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
9064
9065 Overview:
9066 """""""""
9067
9068 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
9069 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
9070 These are useful for performing operations on data that is not in the
9071 target's native byte order.
9072
9073 Semantics:
9074 """"""""""
9075
9076 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
9077 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
9078 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
9079 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
9080 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
9081 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
9082 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
9083 respectively).
9084
9085 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
9086 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9087
9088 Syntax:
9089 """""""
9090
9091 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
9092 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
9093 support all bit widths or vector types, however.
9094
9095 ::
9096
9097       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
9098       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
9099       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
9100       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
9101       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
9102       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
9103
9104 Overview:
9105 """""""""
9106
9107 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
9108 in a value.
9109
9110 Arguments:
9111 """"""""""
9112
9113 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
9114 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
9115 match the argument type.
9116
9117 Semantics:
9118 """"""""""
9119
9120 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
9121 each element of a vector.
9122
9123 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
9124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9125
9126 Syntax:
9127 """""""
9128
9129 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
9130 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
9131 targets support all bit widths or vector types, however.
9132
9133 ::
9134
9135       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9136       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9137       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9138       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9139       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9140       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9141
9142 Overview:
9143 """""""""
9144
9145 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
9146 leading zeros in a variable.
9147
9148 Arguments:
9149 """"""""""
9150
9151 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9152 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9153 type must match the first argument type.
9154
9155 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9156 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9157 defined result. Historically some architectures did not provide a
9158 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9159 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9160
9161 Semantics:
9162 """"""""""
9163
9164 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
9165 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
9166 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
9167 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9168 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
9169
9170 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
9171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9172
9173 Syntax:
9174 """""""
9175
9176 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
9177 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
9178 support all bit widths or vector types, however.
9179
9180 ::
9181
9182       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9183       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9184       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9185       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9186       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9187       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9188
9189 Overview:
9190 """""""""
9191
9192 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
9193 trailing zeros.
9194
9195 Arguments:
9196 """"""""""
9197
9198 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9199 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9200 type must match the first argument type.
9201
9202 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9203 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9204 defined result. Historically some architectures did not provide a
9205 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9206 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9207
9208 Semantics:
9209 """"""""""
9210
9211 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
9212 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
9213 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
9214 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9215 ``llvm.cttz(2) = 1``.
9216
9217 .. _int_overflow:
9218
9219 Arithmetic with Overflow Intrinsics
9220 -----------------------------------
9221
9222 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
9223
9224 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9226
9227 Syntax:
9228 """""""
9229
9230 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
9231 on any integer bit width.
9232
9233 ::
9234
9235       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9236       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9237       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9238
9239 Overview:
9240 """""""""
9241
9242 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9243 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
9244 occurred during the signed summation.
9245
9246 Arguments:
9247 """"""""""
9248
9249 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9250 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9251 bit width. The second element of the result structure must be of type
9252 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9253 addition.
9254
9255 Semantics:
9256 """"""""""
9257
9258 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9259 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
9260 first element of which is the signed summation, and the second element
9261 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
9262 overflow.
9263
9264 Examples:
9265 """""""""
9266
9267 .. code-block:: llvm
9268
9269       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9270       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9271       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9272       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9273
9274 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9276
9277 Syntax:
9278 """""""
9279
9280 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
9281 on any integer bit width.
9282
9283 ::
9284
9285       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9286       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9287       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9288
9289 Overview:
9290 """""""""
9291
9292 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9293 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
9294 occurred during the unsigned summation.
9295
9296 Arguments:
9297 """"""""""
9298
9299 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9300 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9301 bit width. The second element of the result structure must be of type
9302 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9303 addition.
9304
9305 Semantics:
9306 """"""""""
9307
9308 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9309 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
9310 first element of which is the sum, and the second element of which is a
9311 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
9312
9313 Examples:
9314 """""""""
9315
9316 .. code-block:: llvm
9317
9318       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9319       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9320       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9321       br i1 %obit, label %carry, label %normal
9322
9323 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
9324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9325
9326 Syntax:
9327 """""""
9328
9329 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
9330 on any integer bit width.
9331
9332 ::
9333
9334       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9335       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9336       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9337
9338 Overview:
9339 """""""""
9340
9341 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9342 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9343 overflow occurred during the signed subtraction.
9344
9345 Arguments:
9346 """"""""""
9347
9348 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9349 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9350 bit width. The second element of the result structure must be of type
9351 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9352 subtraction.
9353
9354 Semantics:
9355 """"""""""
9356
9357 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9358 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
9359 first element of which is the subtraction, and the second element of
9360 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
9361 overflow.
9362
9363 Examples:
9364 """""""""
9365
9366 .. code-block:: llvm
9367
9368       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9369       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9370       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9371       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9372
9373 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
9374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9375
9376 Syntax:
9377 """""""
9378
9379 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
9380 on any integer bit width.
9381
9382 ::
9383
9384       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9385       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9386       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9387
9388 Overview:
9389 """""""""
9390
9391 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9392 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9393 overflow occurred during the unsigned subtraction.
9394
9395 Arguments:
9396 """"""""""
9397
9398 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9399 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9400 bit width. The second element of the result structure must be of type
9401 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9402 subtraction.
9403
9404 Semantics:
9405 """"""""""
9406
9407 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9408 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
9409 the first element of which is the subtraction, and the second element of
9410 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
9411 overflow.
9412
9413 Examples:
9414 """""""""
9415
9416 .. code-block:: llvm
9417
9418       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9419       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9420       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9421       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9422
9423 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
9424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9425
9426 Syntax:
9427 """""""
9428
9429 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
9430 on any integer bit width.
9431
9432 ::
9433
9434       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9435       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9436       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9437
9438 Overview:
9439 """""""""
9440
9441 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9442 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9443 overflow occurred during the signed multiplication.
9444
9445 Arguments:
9446 """"""""""
9447
9448 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9449 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9450 bit width. The second element of the result structure must be of type
9451 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9452 multiplication.
9453
9454 Semantics:
9455 """"""""""
9456
9457 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9458 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9459 the first element of which is the multiplication, and the second element
9460 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
9461 overflow.
9462
9463 Examples:
9464 """""""""
9465
9466 .. code-block:: llvm
9467
9468       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9469       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9470       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9471       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9472
9473 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
9474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9475
9476 Syntax:
9477 """""""
9478
9479 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
9480 on any integer bit width.
9481
9482 ::
9483
9484       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9485       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9486       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9487
9488 Overview:
9489 """""""""
9490
9491 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9492 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9493 overflow occurred during the unsigned multiplication.
9494
9495 Arguments:
9496 """"""""""
9497
9498 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9499 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9500 bit width. The second element of the result structure must be of type
9501 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9502 multiplication.
9503
9504 Semantics:
9505 """"""""""
9506
9507 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9508 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9509 the first element of which is the multiplication, and the second
9510 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
9511 resulted in an overflow.
9512
9513 Examples:
9514 """""""""
9515
9516 .. code-block:: llvm
9517
9518       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9519       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9520       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9521       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9522
9523 Specialised Arithmetic Intrinsics
9524 ---------------------------------
9525
9526 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
9527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9528
9529 Syntax:
9530 """""""
9531
9532 ::
9533
9534       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
9535       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
9536
9537 Overview:
9538 """""""""
9539
9540 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
9541 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
9542 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
9543 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
9544 and add instructions.
9545
9546 Arguments:
9547 """"""""""
9548
9549 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
9550 multiplicands, a and b, and an addend c.
9551
9552 Semantics:
9553 """"""""""
9554
9555 The expression:
9556
9557 ::
9558
9559       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9560
9561 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9562 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9563 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9564 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9565 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9566 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9567
9568 Examples:
9569 """""""""
9570
9571 .. code-block:: llvm
9572
9573       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9574
9575 Half Precision Floating Point Intrinsics
9576 ----------------------------------------
9577
9578 For most target platforms, half precision floating point is a
9579 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9580 but does not support computation in the format.
9581
9582 This means that code must first load the half-precision floating point
9583 value as an i16, then convert it to float with
9584 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9585 then be performed on the float value (including extending to double
9586 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9587 if needed, then converted to i16 with
9588 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9589 i16 value.
9590
9591 .. _int_convert_to_fp16:
9592
9593 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9595
9596 Syntax:
9597 """""""
9598
9599 ::
9600
9601       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9602       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9603
9604 Overview:
9605 """""""""
9606
9607 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9608 conventional floating point type to half precision floating point format.
9609
9610 Arguments:
9611 """"""""""
9612
9613 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9614 converted.
9615
9616 Semantics:
9617 """"""""""
9618
9619 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9620 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9621 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9622
9623 Examples:
9624 """""""""
9625
9626 .. code-block:: llvm
9627
9628       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9629       store i16 %res, i16* @x, align 2
9630
9631 .. _int_convert_from_fp16:
9632
9633 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9634 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9635
9636 Syntax:
9637 """""""
9638
9639 ::
9640
9641       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9642       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9643
9644 Overview:
9645 """""""""
9646
9647 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9648 conversion from half precision floating point format to single precision
9649 floating point format.
9650
9651 Arguments:
9652 """"""""""
9653
9654 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9655 converted.
9656
9657 Semantics:
9658 """"""""""
9659
9660 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9661 conversion from half single precision floating point format to single
9662 precision floating point format. The input half-float value is
9663 represented by an ``i16`` value.
9664
9665 Examples:
9666 """""""""
9667
9668 .. code-block:: llvm
9669
9670       %a = load i16, i16* @x, align 2
9671       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9672
9673 .. _dbg_intrinsics:
9674
9675 Debugger Intrinsics
9676 -------------------
9677
9678 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9679 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9680 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9681 document.
9682
9683 Exception Handling Intrinsics
9684 -----------------------------
9685
9686 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9687 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9688 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9689
9690 .. _int_trampoline:
9691
9692 Trampoline Intrinsics
9693 ---------------------
9694
9695 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9696 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9697 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9698 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9699 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9700 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9701 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9702 extension.
9703
9704 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9705 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9706 It can be created as follows:
9707
9708 .. code-block:: llvm
9709
9710       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9711       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9712       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9713       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9714       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9715
9716 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9717 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9718
9719 .. _int_it:
9720
9721 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9723
9724 Syntax:
9725 """""""
9726
9727 ::
9728
9729       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9730
9731 Overview:
9732 """""""""
9733
9734 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9735 turning it into a trampoline.
9736
9737 Arguments:
9738 """"""""""
9739
9740 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9741 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9742 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9743 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9744 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9745 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9746 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9747 bitcast to an ``i8*``.
9748
9749 Semantics:
9750 """"""""""
9751
9752 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9753 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9754 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9755 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9756 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9757 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9758 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9759 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9760 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9761 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9762 modified, then the effect of any later call to the returned function
9763 pointer is undefined.
9764
9765 .. _int_at:
9766
9767 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9768 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9769
9770 Syntax:
9771 """""""
9772
9773 ::
9774
9775       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9776
9777 Overview:
9778 """""""""
9779
9780 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9781 a trampoline (passed as ``tramp``).
9782
9783 Arguments:
9784 """"""""""
9785
9786 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9787 code filled in by a previous call to
9788 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9789
9790 Semantics:
9791 """"""""""
9792
9793 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9794 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9795 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9796 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9797 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9798
9799 .. _int_mload_mstore:
9800
9801 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9802 ---------------------------------------
9803
9804 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.
9805
9806 .. _int_mload:
9807
9808 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9809 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9810
9811 Syntax:
9812 """""""
9813 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9814
9815 ::
9816
9817       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9818       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9819
9820 Overview:
9821 """""""""
9822
9823 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.
9824
9825
9826 Arguments:
9827 """"""""""
9828
9829 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.
9830
9831
9832 Semantics:
9833 """"""""""
9834
9835 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.
9836 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.
9837
9838
9839 ::
9840
9841        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9842
9843        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9844        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9845        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9846
9847 .. _int_mstore:
9848
9849 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9851
9852 Syntax:
9853 """""""
9854 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9855
9856 ::
9857
9858        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9859        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9860
9861 Overview:
9862 """""""""
9863
9864 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.
9865
9866 Arguments:
9867 """"""""""
9868
9869 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.
9870
9871
9872 Semantics:
9873 """"""""""
9874
9875 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.
9876 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.
9877
9878 ::
9879
9880        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9881
9882        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9883        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9884        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9885        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9886
9887
9888 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
9889 -------------------------------------------
9890
9891 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.
9892
9893 .. _int_mgather:
9894
9895 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
9896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9897
9898 Syntax:
9899 """""""
9900 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.
9901
9902 ::
9903
9904       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9905       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9906
9907 Overview:
9908 """""""""
9909
9910 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.
9911
9912
9913 Arguments:
9914 """"""""""
9915
9916 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.
9917
9918
9919 Semantics:
9920 """"""""""
9921
9922 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.
9923 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.
9924
9925
9926 ::
9927
9928        %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>)
9929
9930        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
9931        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
9932        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
9933        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
9934        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
9935
9936        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
9937        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
9938        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
9939        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
9940
9941        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
9942        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
9943        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
9944        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
9945
9946 .. _int_mscatter:
9947
9948 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
9949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9950
9951 Syntax:
9952 """""""
9953 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.
9954
9955 ::
9956
9957        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9958        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9959
9960 Overview:
9961 """""""""
9962
9963 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.
9964
9965 Arguments:
9966 """"""""""
9967
9968 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.
9969
9970
9971 Semantics:
9972 """"""""""
9973
9974 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.
9975
9976 ::
9977
9978        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
9979        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
9980
9981        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
9982        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
9983        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
9984        ..
9985        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
9986        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
9987        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
9988        ..
9989        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
9990        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
9991        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
9992        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
9993        ..
9994        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
9995
9996
9997 Memory Use Markers
9998 ------------------
9999
10000 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
10001 memory objects and ranges where variables are immutable.
10002
10003 .. _int_lifestart:
10004
10005 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
10006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10007
10008 Syntax:
10009 """""""
10010
10011 ::
10012
10013       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10014
10015 Overview:
10016 """""""""
10017
10018 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
10019 object's lifetime.
10020
10021 Arguments:
10022 """"""""""
10023
10024 The first argument is a constant integer representing the size of the
10025 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10026 to the object.
10027
10028 Semantics:
10029 """"""""""
10030
10031 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
10032 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
10033 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
10034 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
10035
10036 .. _int_lifeend:
10037
10038 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
10039 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10040
10041 Syntax:
10042 """""""
10043
10044 ::
10045
10046       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10047
10048 Overview:
10049 """""""""
10050
10051 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
10052 object's lifetime.
10053
10054 Arguments:
10055 """"""""""
10056
10057 The first argument is a constant integer representing the size of the
10058 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10059 to the object.
10060
10061 Semantics:
10062 """"""""""
10063
10064 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
10065 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
10066 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
10067 object following this intrinsic may be removed as dead.
10068
10069 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
10070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10071
10072 Syntax:
10073 """""""
10074
10075 ::
10076
10077       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10078
10079 Overview:
10080 """""""""
10081
10082 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
10083 a memory object will not change.
10084
10085 Arguments:
10086 """"""""""
10087
10088 The first argument is a constant integer representing the size of the
10089 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10090 to the object.
10091
10092 Semantics:
10093 """"""""""
10094
10095 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
10096 the return value, the referenced memory location is constant and
10097 unchanging.
10098
10099 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
10100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10101
10102 Syntax:
10103 """""""
10104
10105 ::
10106
10107       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10108
10109 Overview:
10110 """""""""
10111
10112 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
10113 memory object are mutable.
10114
10115 Arguments:
10116 """"""""""
10117
10118 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
10119 The second argument is a constant integer representing the size of the
10120 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
10121 pointer to the object.
10122
10123 Semantics:
10124 """"""""""
10125
10126 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
10127
10128 General Intrinsics
10129 ------------------
10130
10131 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
10132 purpose.
10133
10134 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
10135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10136
10137 Syntax:
10138 """""""
10139
10140 ::
10141
10142       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10143
10144 Overview:
10145 """""""""
10146
10147 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
10148
10149 Arguments:
10150 """"""""""
10151
10152 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
10153 global string, the third is a pointer to a global string which is the
10154 source file name, and the last argument is the line number.
10155
10156 Semantics:
10157 """"""""""
10158
10159 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
10160 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
10161 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
10162 ignored by code generation and optimization.
10163
10164 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
10165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10166
10167 Syntax:
10168 """""""
10169
10170 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
10171 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
10172 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
10173 '``0``'.
10174
10175 ::
10176
10177       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10178       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10179       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10180       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10181       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10182
10183 Overview:
10184 """""""""
10185
10186 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
10187
10188 Arguments:
10189 """"""""""
10190
10191 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
10192 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
10193 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
10194 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
10195
10196 Semantics:
10197 """"""""""
10198
10199 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
10200 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
10201 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
10202 generation and optimization.
10203
10204 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
10205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10206
10207 Syntax:
10208 """""""
10209
10210 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
10211 any integer bit width.
10212
10213 ::
10214
10215       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10216       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10217       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10218       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10219       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10220
10221 Overview:
10222 """""""""
10223
10224 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
10225
10226 Arguments:
10227 """"""""""
10228
10229 The first argument is an integer value (result of some expression), the
10230 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
10231 global string which is the source file name, and the last argument is
10232 the line number. It returns the value of the first argument.
10233
10234 Semantics:
10235 """"""""""
10236
10237 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
10238 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
10239 optimizations that want to look for these annotations. These have no
10240 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
10241
10242 '``llvm.trap``' Intrinsic
10243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10244
10245 Syntax:
10246 """""""
10247
10248 ::
10249
10250       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
10251
10252 Overview:
10253 """""""""
10254
10255 The '``llvm.trap``' intrinsic.
10256
10257 Arguments:
10258 """"""""""
10259
10260 None.
10261
10262 Semantics:
10263 """"""""""
10264
10265 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
10266 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
10267 lowered to a call of the ``abort()`` function.
10268
10269 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
10270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10271
10272 Syntax:
10273 """""""
10274
10275 ::
10276
10277       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
10278
10279 Overview:
10280 """""""""
10281
10282 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
10283
10284 Arguments:
10285 """"""""""
10286
10287 None.
10288
10289 Semantics:
10290 """"""""""
10291
10292 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
10293 execution trap with the intention of requesting the attention of a
10294 debugger.
10295
10296 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
10297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10298
10299 Syntax:
10300 """""""
10301
10302 ::
10303
10304       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
10305
10306 Overview:
10307 """""""""
10308
10309 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
10310 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
10311 is placed on the stack before local variables.
10312
10313 Arguments:
10314 """"""""""
10315
10316 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
10317 The first argument is the value loaded from the stack guard
10318 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
10319 enough space to hold the value of the guard.
10320
10321 Semantics:
10322 """"""""""
10323
10324 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
10325 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
10326 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
10327 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
10328 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
10329 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
10330 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
10331
10332 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
10333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10334
10335 Syntax:
10336 """""""
10337
10338 ::
10339
10340       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
10341
10342 Overview:
10343 """""""""
10344
10345 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
10346 created stack protector and if they are not equal calls the
10347 ``__stack_chk_fail()`` function.
10348
10349 Arguments:
10350 """"""""""
10351
10352 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
10353 the variable ``@__stack_chk_guard``.
10354
10355 Semantics:
10356 """"""""""
10357
10358 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
10359 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
10360 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
10361
10362 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
10363 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
10364 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
10365 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
10366 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
10367 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
10368 codegen after the tail call decision has occurred.
10369
10370 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
10371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10372
10373 Syntax:
10374 """""""
10375
10376 ::
10377
10378       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
10379       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
10380
10381 Overview:
10382 """""""""
10383
10384 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
10385 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
10386 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
10387 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
10388 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
10389 other object.
10390
10391 Arguments:
10392 """"""""""
10393
10394 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
10395 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
10396 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
10397 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
10398 only accepts constants.
10399
10400 Semantics:
10401 """"""""""
10402
10403 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
10404 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
10405 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
10406 on the ``min`` argument).
10407
10408 '``llvm.expect``' Intrinsic
10409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10410
10411 Syntax:
10412 """""""
10413
10414 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
10415 integer bit width.
10416
10417 ::
10418
10419       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
10420       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
10421       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
10422
10423 Overview:
10424 """""""""
10425
10426 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
10427 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
10428
10429 Arguments:
10430 """"""""""
10431
10432 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
10433 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
10434 constant value, variables are not allowed.
10435
10436 Semantics:
10437 """"""""""
10438
10439 This intrinsic is lowered to the ``val``.
10440
10441 .. _int_assume:
10442
10443 '``llvm.assume``' Intrinsic
10444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10445
10446 Syntax:
10447 """""""
10448
10449 ::
10450
10451       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
10452
10453 Overview:
10454 """""""""
10455
10456 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
10457 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
10458 of the code.
10459
10460 Arguments:
10461 """"""""""
10462
10463 The condition which the optimizer may assume is always true.
10464
10465 Semantics:
10466 """"""""""
10467
10468 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
10469 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
10470 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
10471 provided condition are not used for code generation. If the condition is
10472 violated during execution, the behavior is undefined.
10473
10474 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
10475 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
10476 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
10477 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
10478 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
10479 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
10480 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
10481 optimizer.
10482
10483 .. _bitset.test:
10484
10485 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
10486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10487
10488 Syntax:
10489 """""""
10490
10491 ::
10492
10493       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
10494
10495
10496 Arguments:
10497 """"""""""
10498
10499 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
10500 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
10501
10502 Overview:
10503 """""""""
10504
10505 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
10506 member of the given bitset.
10507
10508 '``llvm.donothing``' Intrinsic
10509 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10510
10511 Syntax:
10512 """""""
10513
10514 ::
10515
10516       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
10517
10518 Overview:
10519 """""""""
10520
10521 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
10522 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
10523 with an invoke instruction.
10524
10525 Arguments:
10526 """"""""""
10527
10528 None.
10529
10530 Semantics:
10531 """"""""""
10532
10533 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
10534 by codegen.
10535
10536 Stack Map Intrinsics
10537 --------------------
10538
10539 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
10540 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
10541 are described in :doc:`StackMaps`.