Begin adding docs and IR-level support for the inalloca attribute
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``linker_private``
201     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
202     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
203     they are removed by the linker from the final linked image
204     (executable or dynamic library).
205 ``linker_private_weak``
206     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
207     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
208     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
209     image (executable or dynamic library).
210 ``internal``
211     Similar to private, but the value shows as a local symbol
212     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
213     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
214 ``available_externally``
215     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
216     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
217     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
218     of the definition of the global, which is known to be somewhere
219     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
220     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
221     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
222     not declarations.
223 ``linkonce``
224     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
225     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
226     some forms of inline functions, templates, or other code which must
227     be generated in each translation unit that uses it, but where the
228     body may be overridden with a more definitive definition later.
229     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
230     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
231     inline the body of this function into callers because it doesn't
232     know if this definition of the function is the definitive definition
233     within the program or whether it will be overridden by a stronger
234     definition. To enable inlining and other optimizations, use
235     "``linkonce_odr``" linkage.
236 ``weak``
237     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
238     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
239     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
240     in C source code.
241 ``common``
242     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
243     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
244     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
245     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
246     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
247     must have a zero initializer, and may not be marked
248     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
249     common linkage.
250
251 .. _linkage_appending:
252
253 ``appending``
254     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
255     pointer to array type. When two global variables with appending
256     linkage are linked together, the two global arrays are appended
257     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
258     system linker append together "sections" with identical names when
259     .o files are linked.
260 ``extern_weak``
261     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
262     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
263     instead of being an undefined reference.
264 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
265     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
266     functions with different semantics. Other languages, such as
267     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
268     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
269     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
270     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
271     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
272 ``external``
273     If none of the above identifiers are used, the global is externally
274     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
275     resolve external symbol references.
276
277 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
278 platform only. They are designed to support importing (exporting)
279 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
280
281 ``dllimport``
282     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
283     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
284     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
285     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
286     name.
287 ``dllexport``
288     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
289     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
290     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
291     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
292     name. Since this linkage exists for defining a dll interface, the
293     compiler, assembler and linker know it is externally referenced and
294     must refrain from deleting the symbol.
295
296 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
297 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
298
299 .. _callingconv:
300
301 Calling Conventions
302 -------------------
303
304 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
305 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
306 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
307 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
308 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
309 added in the future:
310
311 "``ccc``" - The C calling convention
312     This calling convention (the default if no other calling convention
313     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
314     convention supports varargs function calls and tolerates some
315     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
316     the function (as does normal C).
317 "``fastcc``" - The fast calling convention
318     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
319     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
320     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
321     code for the target, without having to conform to an externally
322     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
323     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
324     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
325     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
326     match the prototype of the function definition.
327 "``coldcc``" - The cold calling convention
328     This calling convention attempts to make code in the caller as
329     efficient as possible under the assumption that the call is not
330     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
331     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
332     This calling convention does not support varargs and requires the
333     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
334     function definition.
335 "``cc 10``" - GHC convention
336     This calling convention has been implemented specifically for use by
337     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
338     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
339     by disabling callee save registers. This calling convention should
340     not be used lightly but only for specific situations such as an
341     alternative to the *register pinning* performance technique often
342     used when implementing functional programming languages. At the
343     moment only X86 supports this convention and it has the following
344     limitations:
345
346     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
347        floating point types are supported.
348     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
349        floating point parameters.
350
351     This calling convention supports `tail call
352     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
353     caller and callee are using it.
354 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
355     This calling convention has been implemented specifically for use by
356     the `High-Performance Erlang
357     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
358     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
359     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
360     registers for argument passing than the ordinary C calling
361     convention and defines no callee-saved registers. The calling
362     convention properly supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
364     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
365     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
366     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
367     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
368     bit).
369 "``cc <n>``" - Numbered convention
370     Any calling convention may be specified by number, allowing
371     target-specific calling conventions to be used. Target specific
372     calling conventions start at 64.
373
374 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
375 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
376 convention.
377
378 .. _visibilitystyles:
379
380 Visibility Styles
381 -----------------
382
383 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
384 styles:
385
386 "``default``" - Default style
387     On targets that use the ELF object file format, default visibility
388     means that the declaration is visible to other modules and, in
389     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
390     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
391     to other modules. Default visibility corresponds to "external
392     linkage" in the language.
393 "``hidden``" - Hidden style
394     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
395     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
396     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
397     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
398     library) can reference it directly.
399 "``protected``" - Protected style
400     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
401     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
402     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
403     cannot be overridden by another module.
404
405 .. _namedtypes:
406
407 Named Types
408 -----------
409
410 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
411 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
412 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
413 specification is:
414
415 .. code-block:: llvm
416
417     %mytype = type { %mytype*, i32 }
418
419 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
420 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
421 expected with the syntax "%mytype".
422
423 Note that type names are aliases for the structural type that they
424 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
425 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
426 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
427 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
428 render all types of a particular shape. This means that if you have code
429 where two different source types end up having the same LLVM type, that
430 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
431 an important design point and isn't going to change.
432
433 .. _globalvars:
434
435 Global Variables
436 ----------------
437
438 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
439 instead of run-time.
440
441 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
442 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
443
444 Global variables in other translation units can also be declared, in which
445 case they don't have an initializer.
446
447 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
448 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
449 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
450 TLS model may be specified:
451
452 ``localdynamic``
453     For variables that are only used within the current shared library.
454 ``initialexec``
455     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
456 ``localexec``
457     For variables defined in the executable and only used within it.
458
459 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
460 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
461 more information on under which circumstances the different models may
462 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
463 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
464
465 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
466 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
467 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
468 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
469 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
470 variable.
471
472 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
473 constant, even if the final definition of the global is not. This
474 capability can be used to enable slightly better optimization of the
475 program, but requires the language definition to guarantee that
476 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
477 units that do not include the definition.
478
479 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
480 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
481 always define a pointer to their "content" type because they describe a
482 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
483 pointers.
484
485 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
486 that the address is not significant, only the content. Constants marked
487 like this can be merged with other constants if they have the same
488 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
489 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
490 whose address is significant.
491
492 A global variable may be declared to reside in a target-specific
493 numbered address space. For targets that support them, address spaces
494 may affect how optimizations are performed and/or what target
495 instructions are used to access the variable. The default address space
496 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
497
498 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
499 target supports it, it will emit globals to the section specified.
500
501 By default, global initializers are optimized by assuming that global
502 variables defined within the module are not modified from their
503 initial values before the start of the global initializer.  This is
504 true even for variables potentially accessible from outside the
505 module, including those with external linkage or appearing in
506 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
507 by marking the variable with ``externally_initialized``.
508
509 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
510 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
511 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
512 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
513 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
514 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
515 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
516 assume that the globals are densely packed in their section and try to
517 iterate over them as an array, alignment padding would break this
518 iteration.
519
520 For example, the following defines a global in a numbered address space
521 with an initializer, section, and alignment:
522
523 .. code-block:: llvm
524
525     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
526
527 The following example just declares a global variable
528
529 .. code-block:: llvm
530
531    @G = external global i32
532
533 The following example defines a thread-local global with the
534 ``initialexec`` TLS model:
535
536 .. code-block:: llvm
537
538     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
539
540 .. _functionstructure:
541
542 Functions
543 ---------
544
545 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
546 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
547 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
548 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
549 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
550 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
551 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
552 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
553 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
554 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
555
556 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
557 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
558 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
559 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
560 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
561 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
562 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
563
564 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
565 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
566 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
567 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
568 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
569 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
570 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
571 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
572 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
573
574 The first basic block in a function is special in two ways: it is
575 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
576 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
577 the entry block of a function). Because the block can have no
578 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
579
580 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
581 target supports it, it will emit functions to the section specified.
582
583 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
584 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
585 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
586 is specified, the function is forced to have at least that much
587 alignment. All alignments must be a power of 2.
588
589 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
590 be significant and two identical functions can be merged.
591
592 Syntax::
593
594     define [linkage] [visibility]
595            [cconv] [ret attrs]
596            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
597            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
598            [gc] [prefix Constant] { ... }
599
600 .. _langref_aliases:
601
602 Aliases
603 -------
604
605 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
606 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
607 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
608 :ref:`visibility style <visibility>`.
609
610 Syntax::
611
612     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
613
614 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
615 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
616 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
617 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
618 alias.
619
620 .. _namedmetadatastructure:
621
622 Named Metadata
623 --------------
624
625 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
626 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
627 operands for a named metadata.
628
629 Syntax::
630
631     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
632     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
633     !1 = metadata !{metadata !"one"}
634     !2 = metadata !{metadata !"two"}
635     ; A named metadata.
636     !name = !{!0, !1, !2}
637
638 .. _paramattrs:
639
640 Parameter Attributes
641 --------------------
642
643 The return type and each parameter of a function type may have a set of
644 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
645 used to communicate additional information about the result or
646 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
647 of the function, not of the function type, so functions with different
648 parameter attributes can have the same function type.
649
650 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
651 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
652 For example:
653
654 .. code-block:: llvm
655
656     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
657     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
658     declare signext i8 @returns_signed_char()
659
660 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
661 ``readonly``) come immediately after the argument list.
662
663 Currently, only the following parameter attributes are defined:
664
665 ``zeroext``
666     This indicates to the code generator that the parameter or return
667     value should be zero-extended to the extent required by the target's
668     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
669     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
670 ``signext``
671     This indicates to the code generator that the parameter or return
672     value should be sign-extended to the extent required by the target's
673     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
674     the callee (for a return value).
675 ``inreg``
676     This indicates that this parameter or return value should be treated
677     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
678     a function call or return (usually, by putting it in a register as
679     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
680     two different kinds of registers). Use of this attribute is
681     target-specific.
682 ``byval``
683     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
684     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
685     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
686     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
687     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
688     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
689     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
690     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
691     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
692     values.
693
694     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
695     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
696     form and the known alignment of the pointer specified to the call
697     site. If the alignment is not specified, then the code generator
698     makes a target-specific assumption.
699
700 .. _attr_inalloca:
701
702 ``inalloca``
703
704 .. Warning:: This feature is unstable and not fully implemented.
705
706     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to get the
707     address of an outgoing argument to a ``call`` or ``invoke`` before
708     it executes.  It is similar to ``byval`` in that it is used to pass
709     arguments by value, but it guarantees that the argument will not be
710     copied.
711
712     To be :ref:`well formed <wellformed>`, the caller must pass in an
713     alloca value into an ``inalloca`` parameter, and an alloca may be
714     used as an ``inalloca`` argument at most once.  The attribute can
715     only be applied to parameters that would be passed in memory and not
716     registers.  The ``inalloca`` attribute cannot be used in conjunction
717     with other attributes that affect argument storage, like ``inreg``,
718     ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The ``inalloca`` stack space is
719     considered to be clobbered by any call that uses it, so any
720     ``inalloca`` parameters cannot be marked ``readonly``.
721
722     Allocas passed with ``inalloca`` to a call must be in the opposite
723     order of the parameter list, meaning that the rightmost argument
724     must be allocated first.  If a call has inalloca arguments, no other
725     allocas can occur between the first alloca used by the call and the
726     call site, unless they are are cleared by calls to
727     :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`.  Violating these rules
728     results in undefined behavior at runtime.
729
730     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
731     attribute.
732
733 ``sret``
734     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
735     structure that is the return value of the function in the source
736     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
737     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
738     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
739     the first parameter. This is not a valid attribute for return
740     values.
741 ``noalias``
742     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
743     the argument or return value do not alias pointer values which are
744     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
745     call to the parent function, dependencies between memory references
746     from before or after the call and from those during the call are
747     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
748     value used in that call. The caller shares the responsibility with
749     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
750     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
751     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
752
753     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
754     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
755     though it is slightly weaker.
756
757     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
758     while LLVM's ``noalias`` is.
759 ``nocapture``
760     This indicates that the callee does not make any copies of the
761     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
762     attribute for return values.
763
764 .. _nest:
765
766 ``nest``
767     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
768     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
769     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
770
771 ``returned``
772     This indicates that the function always returns the argument as its return
773     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
774     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
775     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
776     the callee. The parameter and the function return type must be valid
777     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
778     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
779
780 .. _gc:
781
782 Garbage Collector Names
783 -----------------------
784
785 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
786 string:
787
788 .. code-block:: llvm
789
790     define void @f() gc "name" { ... }
791
792 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
793 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
794 support the named garbage collection algorithm.
795
796 .. _prefixdata:
797
798 Prefix Data
799 -----------
800
801 Prefix data is data associated with a function which the code generator
802 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
803 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
804 specific functions and make it available through the function pointer while
805 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
806 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
807 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
808 of the prefix data.
809
810 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
811 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
812 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
813 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
814 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
815 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
816 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
817 makes the format of the prefix data highly target dependent.
818
819 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
820 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
821 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
822 of the prefix data.
823
824 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
825 which encodes the ``nop`` instruction:
826
827 .. code-block:: llvm
828
829     define void @f() prefix i8 144 { ... }
830
831 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
832 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
833 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
834
835 .. code-block:: llvm
836
837     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
838
839     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
840
841 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
842 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
843 optimizers but will not be emitted in the object file.
844
845 .. _attrgrp:
846
847 Attribute Groups
848 ----------------
849
850 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
851 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
852 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
853 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
854 group will capture the important command line flags used to build that file.
855
856 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
857 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
858 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
859 different groups are merged.
860
861 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
862 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
863
864 .. code-block:: llvm
865
866    ; Target-independent attributes:
867    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
868
869    ; Target-dependent attributes:
870    attributes #1 = { "no-sse" }
871
872    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
873    define void @f() #0 #1 { ... }
874
875 .. _fnattrs:
876
877 Function Attributes
878 -------------------
879
880 Function attributes are set to communicate additional information about
881 a function. Function attributes are considered to be part of the
882 function, not of the function type, so functions with different function
883 attributes can have the same function type.
884
885 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
886 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
887 example:
888
889 .. code-block:: llvm
890
891     define void @f() noinline { ... }
892     define void @f() alwaysinline { ... }
893     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
894     define void @f() optsize { ... }
895
896 ``alignstack(<n>)``
897     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
898     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
899     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
900     parentheses.
901 ``alwaysinline``
902     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
903     this function into callers whenever possible, ignoring any active
904     inlining size threshold for this caller.
905 ``builtin``
906     This indicates that the callee function at a call site should be
907     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
908     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
909     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
910     attribute.
911 ``cold``
912     This attribute indicates that this function is rarely called. When
913     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
914     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
915     weight.
916 ``inlinehint``
917     This attribute indicates that the source code contained a hint that
918     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
919     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
920     inliner.
921 ``minsize``
922     This attribute suggests that optimization passes and code generator
923     passes make choices that keep the code size of this function as small
924     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
925     performance in order to minimize the size of the generated code.
926 ``naked``
927     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
928     function. This can have very system-specific consequences.
929 ``nobuiltin``
930     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
931     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
932     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
933     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
934     and on function declarations and definitions.
935 ``noduplicate``
936     This attribute indicates that calls to the function cannot be
937     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
938     within its parent function, but may not be duplicated within
939     its parent function.
940
941     A function containing a ``noduplicate`` call may still
942     be an inlining candidate, provided that the call is not
943     duplicated by inlining. That implies that the function has
944     internal linkage and only has one call site, so the original
945     call is dead after inlining.
946 ``noimplicitfloat``
947     This attributes disables implicit floating point instructions.
948 ``noinline``
949     This attribute indicates that the inliner should never inline this
950     function in any situation. This attribute may not be used together
951     with the ``alwaysinline`` attribute.
952 ``nonlazybind``
953     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
954     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
955     startup time if the function is not called during program startup.
956 ``noredzone``
957     This attribute indicates that the code generator should not use a
958     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
959 ``noreturn``
960     This function attribute indicates that the function never returns
961     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
962     function ever does dynamically return.
963 ``nounwind``
964     This function attribute indicates that the function never returns
965     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
966     unwind, its runtime behavior is undefined.
967 ``optnone``
968     This function attribute indicates that the function is not optimized
969     by any optimization or code generator passes with the
970     exception of interprocedural optimization passes.
971     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
972     attribute; this attribute is also incompatible
973     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
974
975     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
976     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
977     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
978     candidates for inlining into the body of this function.
979 ``optsize``
980     This attribute suggests that optimization passes and code generator
981     passes make choices that keep the code size of this function low,
982     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
983     long as they do not significantly impact runtime performance.
984 ``readnone``
985     On a function, this attribute indicates that the function computes its
986     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
987     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
988     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
989     caller functions. It does not write through any pointer arguments
990     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
991     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
992     the ``C++`` exception throwing methods.
993
994     On an argument, this attribute indicates that the function does not
995     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
996     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
997 ``readonly``
998     On a function, this attribute indicates that the function does not write
999     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1000     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1001     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1002     state that may be set in the caller. A readonly function always
1003     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1004     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1005     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1006     methods.
1007
1008     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1009     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1010     the pointer points to.
1011 ``returns_twice``
1012     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1013     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1014     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1015     functions.
1016 ``sanitize_address``
1017     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1018     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1019 ``sanitize_memory``
1020     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1021     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1022 ``sanitize_thread``
1023     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1024     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1025 ``ssp``
1026     This attribute indicates that the function should emit a stack
1027     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1028     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1029     return from the function to see if it has been overwritten. A
1030     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1031     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1032
1033     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1034     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1035     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1036       ``ssp-buffer-size``.
1037
1038     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1039     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1040     function will have an ``ssp`` attribute.
1041 ``sspreq``
1042     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1043     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1044     attribute.
1045
1046     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1047     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1048     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1049     an ``sspreq`` attribute.
1050 ``sspstrong``
1051     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1052     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1053     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1054     will enable protectors for functions with:
1055
1056     - Arrays of any size and type
1057     - Aggregates containing an array of any size and type.
1058     - Calls to alloca().
1059     - Local variables that have had their address taken.
1060
1061     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1062
1063     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1064     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1065     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1066 ``uwtable``
1067     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1068     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1069     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1070     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1071     units.
1072
1073 .. _moduleasm:
1074
1075 Module-Level Inline Assembly
1076 ----------------------------
1077
1078 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1079 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1080 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1081 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1082
1083 .. code-block:: llvm
1084
1085     module asm "inline asm code goes here"
1086     module asm "more can go here"
1087
1088 The strings can contain any character by escaping non-printable
1089 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1090 two digit hex code for the number.
1091
1092 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1093 assembly code is generated.
1094
1095 .. _langref_datalayout:
1096
1097 Data Layout
1098 -----------
1099
1100 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1101 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1102 simply:
1103
1104 .. code-block:: llvm
1105
1106     target datalayout = "layout specification"
1107
1108 The *layout specification* consists of a list of specifications
1109 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1110 with a letter and may include other information after the letter to
1111 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1112 as follows:
1113
1114 ``E``
1115     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1116     the bits with the most significance have the lowest address
1117     location.
1118 ``e``
1119     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1120     is, the bits with the least significance have the lowest address
1121     location.
1122 ``S<size>``
1123     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1124     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1125     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1126     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1127     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1128     alignment promotions.
1129 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1130     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1131     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1132     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1133     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1134     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1135     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1136 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1137     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1138     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1139 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1140     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1141     ``<size>``.
1142 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1143     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1144     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1145     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1146     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1147     targets.
1148 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1149     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1150     ``<size>``.
1151 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1152     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1153     ``<size>``.
1154 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1155     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1156     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1157     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1158     this set are considered to support most general arithmetic operations
1159     efficiently.
1160
1161 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1162 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1163 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1164 specifications are given in this list:
1165
1166 -  ``E`` - big endian
1167 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1168 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1169    same as the default address space.
1170 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1171 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1172 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1173 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1174 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1175 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1176    alignment of 64-bits
1177 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1178 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1179 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1180 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1181 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1182 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1183 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1184
1185 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1186 following rules:
1187
1188 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1189    that specification is used.
1190 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1191    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1192    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1193    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1194    given the default specifications above, the i7 type will use the
1195    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1196    alignment of i64 (largest specified).
1197 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1198    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1199    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1200    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1201
1202 The function of the data layout string may not be what you expect.
1203 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1204 the code generator should use.
1205
1206 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1207 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1208 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1209 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1210 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1211 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1212 that require precise layout information, but this also prevents those
1213 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1214
1215 .. _langref_triple:
1216
1217 Target Triple
1218 -------------
1219
1220 A module may specify a target triple string that describes the target
1221 host. The syntax for the target triple is simply:
1222
1223 .. code-block:: llvm
1224
1225     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1226
1227 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1228 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1229
1230 ::
1231
1232     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1233     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1234
1235 This information is passed along to the backend so that it generates
1236 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1237 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1238
1239 .. _pointeraliasing:
1240
1241 Pointer Aliasing Rules
1242 ----------------------
1243
1244 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1245 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1246 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1247 to the following rules:
1248
1249 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1250    value it is *based* on.
1251 -  An address of a global variable is associated with the address range
1252    of the variable's storage.
1253 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1254    address range of the allocated storage.
1255 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1256    address.
1257 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1258    a function not defined within LLVM may be associated with address
1259    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1260    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1261    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1262
1263 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1264 following rules:
1265
1266 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1267    on the first operand of the ``getelementptr``.
1268 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1269    ``bitcast``.
1270 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1271    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1272    the pointer's value.
1273 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1274
1275 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1276 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1277
1278 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1279 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1280 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1281 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1282 alignment of the store.
1283
1284 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1285 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1286 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1287 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1288 alias analysis.
1289
1290 .. _volatile:
1291
1292 Volatile Memory Accesses
1293 ------------------------
1294
1295 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1296 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1297 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1298 volatile operations or change their order of execution relative to other
1299 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1300 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1301 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1302
1303 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1304 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1305 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1306 target-legal volatile load/store instructions.
1307
1308 .. admonition:: Rationale
1309
1310  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1311  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1312  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1313  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1314  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1315  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1316  do not violate the frontend's contract with the language.
1317
1318 .. _memmodel:
1319
1320 Memory Model for Concurrent Operations
1321 --------------------------------------
1322
1323 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1324 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1325 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1326 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1327
1328 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1329
1330 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1331 that
1332
1333 -  Is a superset of single-thread program order, and
1334 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1335    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1336    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1337    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1338    Constraints <ordering>`).
1339
1340 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1341 between a thread and signals executing inside that thread.
1342
1343 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1344 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1345 (defined) write operations (store instructions, atomic
1346 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1347 section, initialized globals are considered to have a write of the
1348 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1349 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1350 may see any write to the same byte, except:
1351
1352 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1353    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1354    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1355 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1356    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1357
1358 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1359
1360 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1361    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1362    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1363    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1364    synchronization.)
1365 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1366    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1367 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1368    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1369 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1370    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1371    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1372    constraints on how the choice is made.
1373 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1374
1375 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1376 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1377 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1378 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1379 than one instruction to read the series of bytes.
1380
1381 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1382 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1383 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1384 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1385 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1386 from an address, introducing a store can change a load that may see
1387 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1388
1389 .. _ordering:
1390
1391 Atomic Memory Ordering Constraints
1392 ----------------------------------
1393
1394 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1395 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1396 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1397 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1398 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1399 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1400 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1401 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1402 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1403 differently since they don't take an address. See that instruction's
1404 documentation for details.
1405
1406 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1407 :doc:`Atomics`.
1408
1409 ``unordered``
1410     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1411     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1412     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1413     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1414     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1415     to make them atomic in any interesting way.
1416 ``monotonic``
1417     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1418     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1419     address. All modification orders must be compatible with the
1420     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1421     orders can be combined to a global total order for the whole program
1422     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1423     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1424     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1425     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1426     happens before another atomic read of the same address, the later
1427     read must see the same value or a later value in the address's
1428     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1429     stronger) operations on the same address. If an address is written
1430     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1431     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1432     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1433     ``memory_order_relaxed``.
1434 ``acquire``
1435     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1436     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1437     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1438 ``release``
1439     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1440     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1441     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1442     complete description; see the C++0x definition of a release
1443     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1444     ``memory_order_release``.
1445 ``acq_rel`` (acquire+release)
1446     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1447     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1448 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1449     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1450     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1451     writes), there is a global total order on all
1452     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1453     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1454     modification orders of all the affected addresses. Each
1455     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1456     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1457     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1458
1459 .. _singlethread:
1460
1461 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1462 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1463 other operations running in the same thread (for example, in signal
1464 handlers).
1465
1466 .. _fastmath:
1467
1468 Fast-Math Flags
1469 ---------------
1470
1471 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1472 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1473 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1474 otherwise unsafe floating point operations
1475
1476 ``nnan``
1477    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1478    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1479    NaNs, but the value of the result is undefined.
1480
1481 ``ninf``
1482    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1483    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1484    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1485
1486 ``nsz``
1487    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1488    argument or result as insignificant.
1489
1490 ``arcp``
1491    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1492    argument rather than perform division.
1493
1494 ``fast``
1495    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1496    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1497    flag implies all the others.
1498
1499 .. _typesystem:
1500
1501 Type System
1502 ===========
1503
1504 The LLVM type system is one of the most important features of the
1505 intermediate representation. Being typed enables a number of
1506 optimizations to be performed on the intermediate representation
1507 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1508 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1509 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1510 not feasible to perform on normal three address code representations.
1511
1512 .. _t_void:
1513
1514 Void Type
1515 ---------
1516
1517 :Overview:
1518
1519
1520 The void type does not represent any value and has no size.
1521
1522 :Syntax:
1523
1524
1525 ::
1526
1527       void
1528
1529
1530 .. _t_function:
1531
1532 Function Type
1533 -------------
1534
1535 :Overview:
1536
1537
1538 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1539 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1540 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1541 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1542
1543 :Syntax:
1544
1545 ::
1546
1547       <returntype> (<parameter list>)
1548
1549 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1550 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1551 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1552 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1553 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1554 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1555
1556 :Examples:
1557
1558 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1559 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1560 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1561 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1562 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1563 | ``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. |
1564 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1565 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1566 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1567
1568 .. _t_firstclass:
1569
1570 First Class Types
1571 -----------------
1572
1573 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1574 Values of these types are the only ones which can be produced by
1575 instructions.
1576
1577 .. _t_single_value:
1578
1579 Single Value Types
1580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1581
1582 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1583
1584 .. _t_integer:
1585
1586 Integer Type
1587 """"""""""""
1588
1589 :Overview:
1590
1591 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1592 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1593 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1594
1595 :Syntax:
1596
1597 ::
1598
1599       iN
1600
1601 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1602 value.
1603
1604 Examples:
1605 *********
1606
1607 +----------------+------------------------------------------------+
1608 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1609 +----------------+------------------------------------------------+
1610 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1611 +----------------+------------------------------------------------+
1612 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1613 +----------------+------------------------------------------------+
1614
1615 .. _t_floating:
1616
1617 Floating Point Types
1618 """"""""""""""""""""
1619
1620 .. list-table::
1621    :header-rows: 1
1622
1623    * - Type
1624      - Description
1625
1626    * - ``half``
1627      - 16-bit floating point value
1628
1629    * - ``float``
1630      - 32-bit floating point value
1631
1632    * - ``double``
1633      - 64-bit floating point value
1634
1635    * - ``fp128``
1636      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1637
1638    * - ``x86_fp80``
1639      -  80-bit floating point value (X87)
1640
1641    * - ``ppc_fp128``
1642      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1643
1644 .. _t_x86mmx:
1645
1646 X86mmx Type
1647 """""""""""
1648
1649 :Overview:
1650
1651 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1652 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1653 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1654 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1655 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1656 of this type.
1657
1658 :Syntax:
1659
1660 ::
1661
1662       x86mmx
1663
1664
1665 .. _t_pointer:
1666
1667 Pointer Type
1668 """"""""""""
1669
1670 :Overview:
1671
1672 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1673 commonly used to reference objects in memory.
1674
1675 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1676 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1677 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1678 are target-specific.
1679
1680 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1681 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1682
1683 :Syntax:
1684
1685 ::
1686
1687       <type> *
1688
1689 :Examples:
1690
1691 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1692 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1693 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1694 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1695 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1696 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1697 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1698
1699 .. _t_vector:
1700
1701 Vector Type
1702 """""""""""
1703
1704 :Overview:
1705
1706 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1707 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1708 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1709 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1710 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1711
1712 :Syntax:
1713
1714 ::
1715
1716       < <# elements> x <elementtype> >
1717
1718 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1719 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1720 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1721
1722 :Examples:
1723
1724 +-------------------+--------------------------------------------------+
1725 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1726 +-------------------+--------------------------------------------------+
1727 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1728 +-------------------+--------------------------------------------------+
1729 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1730 +-------------------+--------------------------------------------------+
1731 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1732 +-------------------+--------------------------------------------------+
1733
1734 .. _t_label:
1735
1736 Label Type
1737 ^^^^^^^^^^
1738
1739 :Overview:
1740
1741 The label type represents code labels.
1742
1743 :Syntax:
1744
1745 ::
1746
1747       label
1748
1749 .. _t_metadata:
1750
1751 Metadata Type
1752 ^^^^^^^^^^^^^
1753
1754 :Overview:
1755
1756 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1757 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1758
1759 :Syntax:
1760
1761 ::
1762
1763       metadata
1764
1765 .. _t_aggregate:
1766
1767 Aggregate Types
1768 ^^^^^^^^^^^^^^^
1769
1770 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1771 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1772 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1773 aggregate types.
1774
1775 .. _t_array:
1776
1777 Array Type
1778 """"""""""
1779
1780 :Overview:
1781
1782 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1783 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1784 elements) and an underlying data type.
1785
1786 :Syntax:
1787
1788 ::
1789
1790       [<# elements> x <elementtype>]
1791
1792 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1793 be any type with a size.
1794
1795 :Examples:
1796
1797 +------------------+--------------------------------------+
1798 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1799 +------------------+--------------------------------------+
1800 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1801 +------------------+--------------------------------------+
1802 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1803 +------------------+--------------------------------------+
1804
1805 Here are some examples of multidimensional arrays:
1806
1807 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1808 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1809 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1810 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1811 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1812 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1813 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1814
1815 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1816 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1817 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1818 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1819 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1820 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1821 example.
1822
1823 .. _t_struct:
1824
1825 Structure Type
1826 """"""""""""""
1827
1828 :Overview:
1829
1830 The structure type is used to represent a collection of data members
1831 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1832 a size.
1833
1834 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1835 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1836 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1837 '``insertvalue``' instructions.
1838
1839 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1840 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1841 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1842 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1843 required to match what the underlying code generator expects.
1844
1845 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1846 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1847 identified types are always defined at the top level with a name.
1848 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1849 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1850 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1851
1852 :Syntax:
1853
1854 ::
1855
1856       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1857       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1858
1859 :Examples:
1860
1861 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1862 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1863 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1864 | ``{ 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``.  |
1865 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1866 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1867 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1868
1869 .. _t_opaque:
1870
1871 Opaque Structure Types
1872 """"""""""""""""""""""
1873
1874 :Overview:
1875
1876 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1877 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1878 notion of a forward declared structure.
1879
1880 :Syntax:
1881
1882 ::
1883
1884       %X = type opaque
1885       %52 = type opaque
1886
1887 :Examples:
1888
1889 +--------------+-------------------+
1890 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1891 +--------------+-------------------+
1892
1893 Constants
1894 =========
1895
1896 LLVM has several different basic types of constants. This section
1897 describes them all and their syntax.
1898
1899 Simple Constants
1900 ----------------
1901
1902 **Boolean constants**
1903     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1904     of the ``i1`` type.
1905 **Integer constants**
1906     Standard integers (such as '4') are constants of the
1907     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1908     integer types.
1909 **Floating point constants**
1910     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1911     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1912     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1913     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1914     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1915     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1916     point <t_floating>` type.
1917 **Null pointer constants**
1918     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1919     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1920
1921 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1922 floating point constants. For example, the form
1923 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1924 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1925 constants are required (and the only time that they are generated by the
1926 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1927 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1928 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1929 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1930 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1931
1932 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1933 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1934 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1935 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1936 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1937 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1938 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1939 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1940 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1941 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1942 will only work if they match the long double format on your target.
1943 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1944 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1945 (sign bit at the left).
1946
1947 There are no constants of type x86mmx.
1948
1949 .. _complexconstants:
1950
1951 Complex Constants
1952 -----------------
1953
1954 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1955 constants and smaller complex constants.
1956
1957 **Structure constants**
1958     Structure constants are represented with notation similar to
1959     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1960     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1961     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1962     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1963     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1964     must match those specified by the type.
1965 **Array constants**
1966     Array constants are represented with notation similar to array type
1967     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1968     square brackets (``[]``)). For example:
1969     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1970     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1971     match those specified by the type.
1972 **Vector constants**
1973     Vector constants are represented with notation similar to vector
1974     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1975     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1976     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1977     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1978     elements must match those specified by the type.
1979 **Zero initialization**
1980     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1981     value to zero of *any* type, including scalar and
1982     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1983     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1984     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1985 **Metadata node**
1986     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1987     type <t_metadata>`. For example:
1988     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1989     constants that are meant to be interpreted as part of the
1990     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1991     information such as debug info.
1992
1993 Global Variable and Function Addresses
1994 --------------------------------------
1995
1996 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1997 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1998 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1999 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2000 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2001 file:
2002
2003 .. code-block:: llvm
2004
2005     @X = global i32 17
2006     @Y = global i32 42
2007     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2008
2009 .. _undefvalues:
2010
2011 Undefined Values
2012 ----------------
2013
2014 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2015 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2016 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2017 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2018
2019 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2020 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2021 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2022 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2023
2024 .. code-block:: llvm
2025
2026       %A = add %X, undef
2027       %B = sub %X, undef
2028       %C = xor %X, undef
2029     Safe:
2030       %A = undef
2031       %B = undef
2032       %C = undef
2033
2034 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2035 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2036
2037 .. code-block:: llvm
2038
2039       %A = or %X, undef
2040       %B = and %X, undef
2041     Safe:
2042       %A = -1
2043       %B = 0
2044     Unsafe:
2045       %A = undef
2046       %B = undef
2047
2048 These logical operations have bits that are not always affected by the
2049 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2050 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2051 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2052 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2053 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2054 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2055 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2056 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2057
2058 .. code-block:: llvm
2059
2060       %A = select undef, %X, %Y
2061       %B = select undef, 42, %Y
2062       %C = select %X, %Y, undef
2063     Safe:
2064       %A = %X     (or %Y)
2065       %B = 42     (or %Y)
2066       %C = %Y
2067     Unsafe:
2068       %A = undef
2069       %B = undef
2070       %C = undef
2071
2072 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2073 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2074 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2075 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2076 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2077 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2078 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2079
2080 .. code-block:: llvm
2081
2082       %A = xor undef, undef
2083
2084       %B = undef
2085       %C = xor %B, %B
2086
2087       %D = undef
2088       %E = icmp lt %D, 4
2089       %F = icmp gte %D, 4
2090
2091     Safe:
2092       %A = undef
2093       %B = undef
2094       %C = undef
2095       %D = undef
2096       %E = undef
2097       %F = undef
2098
2099 This example points out that two '``undef``' operands are not
2100 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2101 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2102 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2103 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2104 its value over its "live range". This is true because the variable
2105 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2106 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2107 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2108 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2109 uses with" concept would not hold.
2110
2111 .. code-block:: llvm
2112
2113       %A = fdiv undef, %X
2114       %B = fdiv %X, undef
2115     Safe:
2116       %A = undef
2117     b: unreachable
2118
2119 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2120 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2121 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2122 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2123 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2124 However, in the second example, we can make a more aggressive
2125 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2126 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2127 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2128 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2129 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2130 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2131
2132 .. code-block:: llvm
2133
2134     a:  store undef -> %X
2135     b:  store %X -> undef
2136     Safe:
2137     a: <deleted>
2138     b: unreachable
2139
2140 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2141 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2142 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2143 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2144 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2145
2146 .. _poisonvalues:
2147
2148 Poison Values
2149 -------------
2150
2151 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2152 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2153 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2154 which results in undefined behavior.
2155
2156 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2157 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2158 the ``nsw`` flag.
2159
2160 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2161
2162 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2163 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2164    their dynamic predecessor basic block.
2165 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2166    in the dynamic callers of their functions.
2167 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2168    instructions that dynamically transfer control back to them.
2169 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2170    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2171    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2172 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2173    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2174    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2175    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2176 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2177    most recent preceding instruction with externally visible side
2178    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2179    operations <volatile>`.)
2180 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2181    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2182    multiple successors and the instruction is always executed when
2183    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2184    when control is transferred to another.
2185 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2186    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2187    be different if the terminator had transferred control to a different
2188    successor.
2189 -  Dependence is transitive.
2190
2191 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2192 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2193 on a poison value has undefined behavior.
2194
2195 Here are some examples:
2196
2197 .. code-block:: llvm
2198
2199     entry:
2200       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2201       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2202       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2203       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2204
2205       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2206       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2207
2208       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2209
2210       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2211       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2212       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2213       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2214
2215       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2216       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2217
2218     true:
2219       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2220                                            ; it has undefined behavior.
2221       br label %end
2222
2223     end:
2224       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2225                                            ; Both edges into this PHI are
2226                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2227                                            ; always results in a poison value.
2228
2229       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2230                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2231                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2232
2233       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2234                                            ; The same branch again, but this time the
2235                                            ; true block doesn't have side effects.
2236
2237     second_true:
2238       ; No side effects!
2239       ret void
2240
2241     second_end:
2242       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2243                                            ; on the store in %end. Also, it is
2244                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2245                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2246                                            ; behavior in this example).
2247
2248 .. _blockaddress:
2249
2250 Addresses of Basic Blocks
2251 -------------------------
2252
2253 ``blockaddress(@function, %block)``
2254
2255 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2256 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2257 Taking the address of the entry block is illegal.
2258
2259 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2260 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2261 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2262 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2263 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2264 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2265 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2266 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2267 instruction.
2268
2269 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2270 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2271
2272 .. _constantexprs:
2273
2274 Constant Expressions
2275 --------------------
2276
2277 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2278 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2279 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2280 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2281 The following is the syntax for constant expressions:
2282
2283 ``trunc (CST to TYPE)``
2284     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2285     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2286 ``zext (CST to TYPE)``
2287     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2288     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2289 ``sext (CST to TYPE)``
2290     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2291     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2292 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2293     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2294     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2295     must be floating point.
2296 ``fpext (CST to TYPE)``
2297     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2298     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2299     floating point.
2300 ``fptoui (CST to TYPE)``
2301     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2302     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2303     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2304     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2305     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2306 ``fptosi (CST to TYPE)``
2307     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2308     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2309     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2310     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2311     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2312 ``uitofp (CST to TYPE)``
2313     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2314     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2315     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2316     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2317     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2318 ``sitofp (CST to TYPE)``
2319     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2320     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2321     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2322     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2323     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2324 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2325     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2326     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2327     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2328     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2329 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2330     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2331     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2332     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2333     This one is *really* dangerous!
2334 ``bitcast (CST to TYPE)``
2335     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2336     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2337     instruction <i_bitcast>`.
2338 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2339     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2340     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2341     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2342 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2343     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2344     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2345     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2346     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2347 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2348     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2349 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2350     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2351 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2352     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2353 ``extractelement (VAL, IDX)``
2354     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2355     constants.
2356 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2357     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2358     constants.
2359 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2360     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2361     constants.
2362 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2363     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2364     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2365     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2366     least one index value must be specified.
2367 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2368     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2369     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2370     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2371     value must be specified.
2372 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2373     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2374     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2375     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2376     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2377     operations on floating point values are allowed).
2378
2379 Other Values
2380 ============
2381
2382 .. _inlineasmexprs:
2383
2384 Inline Assembler Expressions
2385 ----------------------------
2386
2387 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2388 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2389 value represents the inline assembler as a string (containing the
2390 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2391 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2392 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2393 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2394 assembler expression is:
2395
2396 .. code-block:: llvm
2397
2398     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2399
2400 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2401 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2402 Thus, typically we have:
2403
2404 .. code-block:: llvm
2405
2406     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2407
2408 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2409 marked as having side effects. This is done through the use of the
2410 '``sideeffect``' keyword, like so:
2411
2412 .. code-block:: llvm
2413
2414     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2415
2416 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2417 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2418 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2419 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2420 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2421 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2422
2423 .. code-block:: llvm
2424
2425     call void asm alignstack "eieio", ""()
2426
2427 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2428 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2429 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2430 the only supported dialects. An example is:
2431
2432 .. code-block:: llvm
2433
2434     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2435
2436 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2437 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2438 keyword last.
2439
2440 Inline Asm Metadata
2441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2442
2443 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2444 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2445 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2446 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2447 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2448 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2449 it. For example:
2450
2451 .. code-block:: llvm
2452
2453     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2454     ...
2455     !42 = !{ i32 1234567 }
2456
2457 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2458 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2459 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2460 occurs on.
2461
2462 .. _metadata:
2463
2464 Metadata Nodes and Metadata Strings
2465 -----------------------------------
2466
2467 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2468 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2469 code generator. One example application of metadata is source-level
2470 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2471 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2472 preceding exclamation point ('``!``').
2473
2474 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2475 contain any character by escaping non-printable characters with
2476 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2477 "``!"test\00"``".
2478
2479 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2480 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2481 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2482 their operand. For example:
2483
2484 .. code-block:: llvm
2485
2486     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2487
2488 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2489 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2490 example:
2491
2492 .. code-block:: llvm
2493
2494     !foo =  metadata !{!4, !3}
2495
2496 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2497 function is using two metadata arguments:
2498
2499 .. code-block:: llvm
2500
2501     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2502
2503 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2504 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2505
2506 .. code-block:: llvm
2507
2508     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2509
2510 More information about specific metadata nodes recognized by the
2511 optimizers and code generator is found below.
2512
2513 '``tbaa``' Metadata
2514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2515
2516 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2517 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2518 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2519 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2520 custom alias analysis behavior for other languages.
2521
2522 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2523 to three fields, e.g.:
2524
2525 .. code-block:: llvm
2526
2527     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2528     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2529     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2530     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2531
2532 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2533 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2534 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2535 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2536 common names.
2537
2538 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2539 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2540 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2541 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2542 from multiple front-ends is handled conservatively.
2543
2544 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2545 indicates that the type is "constant" (meaning
2546 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2547 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2548
2549 '``tbaa.struct``' Metadata
2550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2551
2552 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2553 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2554 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2555 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2556 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2557 of the aggregate.
2558
2559 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2560 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2561
2562 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2563 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2564 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2565 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2566 its tbaa tag. e.g.:
2567
2568 .. code-block:: llvm
2569
2570     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2571
2572 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2573 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2574 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2575
2576 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2577 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2578 does not carry useful data and need not be preserved.
2579
2580 '``fpmath``' Metadata
2581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2582
2583 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2584 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2585 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2586 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2587 it. ULP is defined as follows:
2588
2589     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2590     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2591     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2592     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2593     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2594
2595 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2596 number representing the maximum relative error, for example:
2597
2598 .. code-block:: llvm
2599
2600     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2601
2602 '``range``' Metadata
2603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2604
2605 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2606 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2607 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2608 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2609 pair has the following properties:
2610
2611 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2612 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2613 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2614 -  The range is allowed to wrap.
2615 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2616    ``a!=b``.
2617
2618 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2619 they must be non-contiguous.
2620
2621 Examples:
2622
2623 .. code-block:: llvm
2624
2625       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2626       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2627       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2628       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2629     ...
2630     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2631     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2632     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2633     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2634
2635 '``llvm.loop``'
2636 ^^^^^^^^^^^^^^^
2637
2638 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2639 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2640 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2641 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2642 specified with the name ``llvm.loop``.
2643
2644 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2645 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2646 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2647 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2648 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2649 constructs:
2650
2651 .. code-block:: llvm
2652
2653     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2654     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2655
2656 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2657 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2658 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2659 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2660
2661 .. code-block:: llvm
2662
2663       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2664     ...
2665     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2666     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2667
2668 '``llvm.mem``'
2669 ^^^^^^^^^^^^^^^
2670
2671 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2672 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2673
2674 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2676
2677 For a loop to be parallel, in addition to using
2678 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2679 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2680 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2681 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2682 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2683 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2684 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2685 body.
2686
2687 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2688 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2689 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2690
2691 .. code-block:: llvm
2692
2693    for.body:
2694      ...
2695      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2696      ...
2697      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2698      ...
2699      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2700
2701    for.end:
2702    ...
2703    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2704
2705 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2706 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2707 the loop identifier metadata node directly:
2708
2709 .. code-block:: llvm
2710
2711    outer.for.body:
2712    ...
2713
2714    inner.for.body:
2715      ...
2716      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2717      ...
2718      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2719      ...
2720      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2721
2722    inner.for.end:
2723      ...
2724      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2725      ...
2726      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2727      ...
2728      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2729
2730    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2731    ...
2732    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2733    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2734    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2735
2736 '``llvm.vectorizer``'
2737 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2738
2739 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2740 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2741
2742 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2743 loop identification metadata.
2744
2745 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2747
2748 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2749 loop exactly ``N`` times.
2750
2751 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2752 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2753
2754 .. code-block:: llvm
2755
2756    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2757
2758 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2759 loop.
2760
2761 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2762 determined automatically.
2763
2764 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2766
2767 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2768 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2769 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2770 it believes it is valid to do so.
2771
2772 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2773 operand is an integer specifying the width. For example:
2774
2775 .. code-block:: llvm
2776
2777    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2778
2779 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2780 loop.
2781
2782 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2783 automatically.
2784
2785 Module Flags Metadata
2786 =====================
2787
2788 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2789 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2790 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2791 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2792 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2793 look it up.
2794
2795 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2796 Each triplet has the following form:
2797
2798 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2799    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2800    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2801    described below.
2802 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2803    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2804    including entries with the **Require** behavior).
2805 -  The third element is the value of the flag.
2806
2807 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2808 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2809 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2810 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2811 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2812 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2813
2814 The following behaviors are supported:
2815
2816 .. list-table::
2817    :header-rows: 1
2818    :widths: 10 90
2819
2820    * - Value
2821      - Behavior
2822
2823    * - 1
2824      - **Error**
2825            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2826            is that of the operands.
2827
2828    * - 2
2829      - **Warning**
2830            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2831            operand for the flag from the first module being linked.
2832
2833    * - 3
2834      - **Require**
2835            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2836            specified value after linking is performed. The value must be a
2837            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2838            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2839            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2840            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2841            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2842
2843    * - 4
2844      - **Override**
2845            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2846            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2847            differ, an error will be emitted.
2848
2849    * - 5
2850      - **Append**
2851            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2852
2853    * - 6
2854      - **AppendUnique**
2855            Appends the two values, which are required to be metadata
2856            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2857            during the append operation.
2858
2859 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2860 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2861 value) or **Override**.
2862
2863 An example of module flags:
2864
2865 .. code-block:: llvm
2866
2867     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2868     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2869     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2870     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2871       metadata !{
2872         metadata !"foo", i32 1
2873       }
2874     }
2875     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2876
2877 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2878    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2879    values are not equal.
2880
2881 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2882    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2883    '37'.
2884
2885 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2886    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2887    warning if their values are not equal.
2888
2889 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2890
2891    ::
2892
2893        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2894
2895    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2896    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2897    performed.
2898
2899 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2900 ----------------------------------------------------
2901
2902 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2903 collection in a special section called "image info". The metadata
2904 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2905 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2906 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2907 be merged rather than appended together.
2908
2909 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2910 following key-value pairs:
2911
2912 .. list-table::
2913    :header-rows: 1
2914    :widths: 30 70
2915
2916    * - Key
2917      - Value
2918
2919    * - ``Objective-C Version``
2920      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2921
2922    * - ``Objective-C Image Info Version``
2923      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2924        always 0.
2925
2926    * - ``Objective-C Image Info Section``
2927      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2928        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2929        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2930        Objective-C ABI version 2.
2931
2932    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2933      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2934        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2935        collection supported.
2936
2937    * - ``Objective-C GC Only``
2938      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2939        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2940        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2941
2942 Some important flag interactions:
2943
2944 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2945    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2946    2, then the resulting module has the
2947    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2948 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2949    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2950
2951 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2952 --------------------------------------------
2953
2954 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2955 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2956 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2957 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2958
2959 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2960 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2961 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2962 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2963 list of metadata strings defining linker options.
2964
2965 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2966 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2967 framework::
2968
2969     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
2970        metadata !{
2971           metadata !{ metadata !"-lz" },
2972           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2973     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2974
2975 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2976 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2977 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2978 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2979 assembly writer or object file emitter.
2980
2981 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2982 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2983 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2984
2985 .. _intrinsicglobalvariables:
2986
2987 Intrinsic Global Variables
2988 ==========================
2989
2990 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2991 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2992 All globals of this sort should have a section specified as
2993 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2994 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2995
2996 .. _gv_llvmused:
2997
2998 The '``llvm.used``' Global Variable
2999 -----------------------------------
3000
3001 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3002 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3003 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3004 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3005 use of it is:
3006
3007 .. code-block:: llvm
3008
3009     @X = global i8 4
3010     @Y = global i32 123
3011
3012     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3013        i8* @X,
3014        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3015     ], section "llvm.metadata"
3016
3017 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3018 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3019 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3020 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3021 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3022 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3023 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3024
3025 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3026 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3027 molesting the symbol.
3028
3029 .. _gv_llvmcompilerused:
3030
3031 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3032 --------------------------------------------
3033
3034 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3035 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3036 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3037 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3038 by ``@llvm.used``.
3039
3040 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3041 and should not be exposed to source languages.
3042
3043 .. _gv_llvmglobalctors:
3044
3045 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3046 -------------------------------------------
3047
3048 .. code-block:: llvm
3049
3050     %0 = type { i32, void ()* }
3051     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3052
3053 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3054 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3055 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3056 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3057 is not defined.
3058
3059 .. _llvmglobaldtors:
3060
3061 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3062 -------------------------------------------
3063
3064 .. code-block:: llvm
3065
3066     %0 = type { i32, void ()* }
3067     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3068
3069 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3070 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3071 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3072 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3073 defined.
3074
3075 Instruction Reference
3076 =====================
3077
3078 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3079 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3080 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3081 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3082 :ref:`other instructions <otherops>`.
3083
3084 .. _terminators:
3085
3086 Terminator Instructions
3087 -----------------------
3088
3089 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3090 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3091 block should be executed after the current block is finished. These
3092 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3093 control flow, not values (the one exception being the
3094 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3095
3096 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3097 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3098 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3099 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3100
3101 .. _i_ret:
3102
3103 '``ret``' Instruction
3104 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3105
3106 Syntax:
3107 """""""
3108
3109 ::
3110
3111       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3112       ret void                 ; Return from void function
3113
3114 Overview:
3115 """""""""
3116
3117 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3118 a value) from a function back to the caller.
3119
3120 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3121 value and then causes control flow, and one that just causes control
3122 flow to occur.
3123
3124 Arguments:
3125 """"""""""
3126
3127 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3128 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3129 class <t_firstclass>`' type.
3130
3131 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3132 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3133 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3134 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3135 value.
3136
3137 Semantics:
3138 """"""""""
3139
3140 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3141 the calling function's context. If the caller is a
3142 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3143 instruction after the call. If the caller was an
3144 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3145 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3146 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3147 value.
3148
3149 Example:
3150 """"""""
3151
3152 .. code-block:: llvm
3153
3154       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3155       ret void                        ; Return from a void function
3156       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3157
3158 .. _i_br:
3159
3160 '``br``' Instruction
3161 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3162
3163 Syntax:
3164 """""""
3165
3166 ::
3167
3168       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3169       br label <dest>          ; Unconditional branch
3170
3171 Overview:
3172 """""""""
3173
3174 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3175 different basic block in the current function. There are two forms of
3176 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3177 unconditional branch.
3178
3179 Arguments:
3180 """"""""""
3181
3182 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3183 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3184 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3185
3186 Semantics:
3187 """"""""""
3188
3189 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3190 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3191 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3192 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3193
3194 Example:
3195 """"""""
3196
3197 .. code-block:: llvm
3198
3199     Test:
3200       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3201       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3202     IfEqual:
3203       ret i32 1
3204     IfUnequal:
3205       ret i32 0
3206
3207 .. _i_switch:
3208
3209 '``switch``' Instruction
3210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3211
3212 Syntax:
3213 """""""
3214
3215 ::
3216
3217       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3218
3219 Overview:
3220 """""""""
3221
3222 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3223 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3224 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3225 destinations.
3226
3227 Arguments:
3228 """"""""""
3229
3230 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3231 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3232 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3233 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3234
3235 Semantics:
3236 """"""""""
3237
3238 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3239 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3240 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3241 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3242 to the default destination.
3243
3244 Implementation:
3245 """""""""""""""
3246
3247 Depending on properties of the target machine and the particular
3248 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3249 different ways. For example, it could be generated as a series of
3250 chained conditional branches or with a lookup table.
3251
3252 Example:
3253 """"""""
3254
3255 .. code-block:: llvm
3256
3257      ; Emulate a conditional br instruction
3258      %Val = zext i1 %value to i32
3259      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3260
3261      ; Emulate an unconditional br instruction
3262      switch i32 0, label %dest [ ]
3263
3264      ; Implement a jump table:
3265      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3266                                          i32 1, label %onone
3267                                          i32 2, label %ontwo ]
3268
3269 .. _i_indirectbr:
3270
3271 '``indirectbr``' Instruction
3272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3273
3274 Syntax:
3275 """""""
3276
3277 ::
3278
3279       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3280
3281 Overview:
3282 """""""""
3283
3284 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3285 label within the current function, whose address is specified by
3286 "``address``". Address must be derived from a
3287 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3288
3289 Arguments:
3290 """"""""""
3291
3292 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3293 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3294 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3295 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3296
3297 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3298 accurate understanding of the CFG.
3299
3300 Semantics:
3301 """"""""""
3302
3303 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3304 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3305 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3306 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3307
3308 Implementation:
3309 """""""""""""""
3310
3311 This is typically implemented with a jump through a register.
3312
3313 Example:
3314 """"""""
3315
3316 .. code-block:: llvm
3317
3318      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3319
3320 .. _i_invoke:
3321
3322 '``invoke``' Instruction
3323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3324
3325 Syntax:
3326 """""""
3327
3328 ::
3329
3330       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3331                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3332
3333 Overview:
3334 """""""""
3335
3336 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3337 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3338 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3339 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3340 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3341 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3342 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3343 nearest "exception" label.
3344
3345 The '``exception``' label is a `landing
3346 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3347 '``exception``' label is required to have the
3348 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3349 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3350 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3351 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3352 instruction, so that the important information contained within the
3353 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3354
3355 Arguments:
3356 """"""""""
3357
3358 This instruction requires several arguments:
3359
3360 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3361    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3362    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3363 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3364    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3365    are valid here.
3366 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3367    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3368    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3369    branching off an arbitrary pointer to function value.
3370 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3371    function to be invoked.
3372 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3373    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3374    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3375    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3376    extra arguments can be specified.
3377 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3378    executes a '``ret``' instruction.
3379 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3380    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3381    mechanism.
3382 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3383    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3384    attributes are valid here.
3385
3386 Semantics:
3387 """"""""""
3388
3389 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3390 instruction in most regards. The primary difference is that it
3391 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3392 library to unwind the stack.
3393
3394 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3395 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3396 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3397 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3398
3399 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3400 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3401 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3402 return value is available.
3403
3404 Example:
3405 """"""""
3406
3407 .. code-block:: llvm
3408
3409       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3410                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3411       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3412                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3413
3414 .. _i_resume:
3415
3416 '``resume``' Instruction
3417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3418
3419 Syntax:
3420 """""""
3421
3422 ::
3423
3424       resume <type> <value>
3425
3426 Overview:
3427 """""""""
3428
3429 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3430 successors.
3431
3432 Arguments:
3433 """"""""""
3434
3435 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3436 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3437 function.
3438
3439 Semantics:
3440 """"""""""
3441
3442 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3443 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3444 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3445
3446 Example:
3447 """"""""
3448
3449 .. code-block:: llvm
3450
3451       resume { i8*, i32 } %exn
3452
3453 .. _i_unreachable:
3454
3455 '``unreachable``' Instruction
3456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3457
3458 Syntax:
3459 """""""
3460
3461 ::
3462
3463       unreachable
3464
3465 Overview:
3466 """""""""
3467
3468 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3469 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3470 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3471 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3472
3473 Semantics:
3474 """"""""""
3475
3476 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3477
3478 .. _binaryops:
3479
3480 Binary Operations
3481 -----------------
3482
3483 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3484 They require two operands of the same type, execute an operation on
3485 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3486 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3487 result value has the same type as its operands.
3488
3489 There are several different binary operators:
3490
3491 .. _i_add:
3492
3493 '``add``' Instruction
3494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3495
3496 Syntax:
3497 """""""
3498
3499 ::
3500
3501       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3502       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3503       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3504       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3505
3506 Overview:
3507 """""""""
3508
3509 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3510
3511 Arguments:
3512 """"""""""
3513
3514 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3515 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3516 arguments must have identical types.
3517
3518 Semantics:
3519 """"""""""
3520
3521 The value produced is the integer sum of the two operands.
3522
3523 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3524 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3525 the result.
3526
3527 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3528 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3529
3530 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3531 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3532 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3533 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3534
3535 Example:
3536 """"""""
3537
3538 .. code-block:: llvm
3539
3540       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3541
3542 .. _i_fadd:
3543
3544 '``fadd``' Instruction
3545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3546
3547 Syntax:
3548 """""""
3549
3550 ::
3551
3552       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3553
3554 Overview:
3555 """""""""
3556
3557 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3558
3559 Arguments:
3560 """"""""""
3561
3562 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3563 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3564 Both arguments must have identical types.
3565
3566 Semantics:
3567 """"""""""
3568
3569 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3570 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3571 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3572 optimizations:
3573
3574 Example:
3575 """"""""
3576
3577 .. code-block:: llvm
3578
3579       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3580
3581 '``sub``' Instruction
3582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3583
3584 Syntax:
3585 """""""
3586
3587 ::
3588
3589       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3590       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3591       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3592       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3593
3594 Overview:
3595 """""""""
3596
3597 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3598
3599 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3600 instruction present in most other intermediate representations.
3601
3602 Arguments:
3603 """"""""""
3604
3605 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3606 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3607 arguments must have identical types.
3608
3609 Semantics:
3610 """"""""""
3611
3612 The value produced is the integer difference of the two operands.
3613
3614 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3615 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3616 the result.
3617
3618 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3619 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3620
3621 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3622 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3623 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3624 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3625
3626 Example:
3627 """"""""
3628
3629 .. code-block:: llvm
3630
3631       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3632       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3633
3634 .. _i_fsub:
3635
3636 '``fsub``' Instruction
3637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3638
3639 Syntax:
3640 """""""
3641
3642 ::
3643
3644       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3645
3646 Overview:
3647 """""""""
3648
3649 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3650
3651 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3652 instruction present in most other intermediate representations.
3653
3654 Arguments:
3655 """"""""""
3656
3657 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3658 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3659 Both arguments must have identical types.
3660
3661 Semantics:
3662 """"""""""
3663
3664 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3665 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3666 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3667 unsafe floating point optimizations:
3668
3669 Example:
3670 """"""""
3671
3672 .. code-block:: llvm
3673
3674       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3675       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3676
3677 '``mul``' Instruction
3678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3679
3680 Syntax:
3681 """""""
3682
3683 ::
3684
3685       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3686       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3687       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3688       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3689
3690 Overview:
3691 """""""""
3692
3693 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3694
3695 Arguments:
3696 """"""""""
3697
3698 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3699 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3700 arguments must have identical types.
3701
3702 Semantics:
3703 """"""""""
3704
3705 The value produced is the integer product of the two operands.
3706
3707 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3708 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3709 bit width of the result.
3710
3711 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3712 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3713 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3714 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3715 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3716 product.
3717
3718 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3719 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3720 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3721 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3722
3723 Example:
3724 """"""""
3725
3726 .. code-block:: llvm
3727
3728       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3729
3730 .. _i_fmul:
3731
3732 '``fmul``' Instruction
3733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3734
3735 Syntax:
3736 """""""
3737
3738 ::
3739
3740       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3741
3742 Overview:
3743 """""""""
3744
3745 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3746
3747 Arguments:
3748 """"""""""
3749
3750 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3751 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3752 Both arguments must have identical types.
3753
3754 Semantics:
3755 """"""""""
3756
3757 The value produced is the floating point product of the two operands.
3758 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3759 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3760 unsafe floating point optimizations:
3761
3762 Example:
3763 """"""""
3764
3765 .. code-block:: llvm
3766
3767       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3768
3769 '``udiv``' Instruction
3770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3771
3772 Syntax:
3773 """""""
3774
3775 ::
3776
3777       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3778       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3779
3780 Overview:
3781 """""""""
3782
3783 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3784
3785 Arguments:
3786 """"""""""
3787
3788 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3789 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3790 arguments must have identical types.
3791
3792 Semantics:
3793 """"""""""
3794
3795 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3796
3797 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3798 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3799
3800 Division by zero leads to undefined behavior.
3801
3802 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3803 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3804 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3805
3806 Example:
3807 """"""""
3808
3809 .. code-block:: llvm
3810
3811       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3812
3813 '``sdiv``' Instruction
3814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3815
3816 Syntax:
3817 """""""
3818
3819 ::
3820
3821       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3822       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3823
3824 Overview:
3825 """""""""
3826
3827 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3828
3829 Arguments:
3830 """"""""""
3831
3832 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3833 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3834 arguments must have identical types.
3835
3836 Semantics:
3837 """"""""""
3838
3839 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3840 rounded towards zero.
3841
3842 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3843 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3844
3845 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3846 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3847 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3848
3849 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3850 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3851
3852 Example:
3853 """"""""
3854
3855 .. code-block:: llvm
3856
3857       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3858
3859 .. _i_fdiv:
3860
3861 '``fdiv``' Instruction
3862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3863
3864 Syntax:
3865 """""""
3866
3867 ::
3868
3869       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3870
3871 Overview:
3872 """""""""
3873
3874 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3875
3876 Arguments:
3877 """"""""""
3878
3879 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3880 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3881 Both arguments must have identical types.
3882
3883 Semantics:
3884 """"""""""
3885
3886 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3887 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3888 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3889 unsafe floating point optimizations:
3890
3891 Example:
3892 """"""""
3893
3894 .. code-block:: llvm
3895
3896       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3897
3898 '``urem``' Instruction
3899 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3900
3901 Syntax:
3902 """""""
3903
3904 ::
3905
3906       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3907
3908 Overview:
3909 """""""""
3910
3911 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3912 division of its two arguments.
3913
3914 Arguments:
3915 """"""""""
3916
3917 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3918 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3919 arguments must have identical types.
3920
3921 Semantics:
3922 """"""""""
3923
3924 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3925 This instruction always performs an unsigned division to get the
3926 remainder.
3927
3928 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3929 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3930
3931 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3932
3933 Example:
3934 """"""""
3935
3936 .. code-block:: llvm
3937
3938       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3939
3940 '``srem``' Instruction
3941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3942
3943 Syntax:
3944 """""""
3945
3946 ::
3947
3948       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3949
3950 Overview:
3951 """""""""
3952
3953 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3954 division of its two operands. This instruction can also take
3955 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3956 must be integers.
3957
3958 Arguments:
3959 """"""""""
3960
3961 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3962 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3963 arguments must have identical types.
3964
3965 Semantics:
3966 """"""""""
3967
3968 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3969 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3970 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3971 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3972 difference, see `The Math
3973 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3974 table of how this is implemented in various languages, please see
3975 `Wikipedia: modulo
3976 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3977
3978 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3979 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3980
3981 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3982 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3983 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3984 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3985 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3986 result of the division and the remainder.)
3987
3988 Example:
3989 """"""""
3990
3991 .. code-block:: llvm
3992
3993       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3994
3995 .. _i_frem:
3996
3997 '``frem``' Instruction
3998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3999
4000 Syntax:
4001 """""""
4002
4003 ::
4004
4005       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4006
4007 Overview:
4008 """""""""
4009
4010 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4011 its two operands.
4012
4013 Arguments:
4014 """"""""""
4015
4016 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4017 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4018 Both arguments must have identical types.
4019
4020 Semantics:
4021 """"""""""
4022
4023 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4024 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4025 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4026 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4027
4028 Example:
4029 """"""""
4030
4031 .. code-block:: llvm
4032
4033       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4034
4035 .. _bitwiseops:
4036
4037 Bitwise Binary Operations
4038 -------------------------
4039
4040 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4041 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4042 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4043 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4044 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4045
4046 '``shl``' Instruction
4047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4048
4049 Syntax:
4050 """""""
4051
4052 ::
4053
4054       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4055       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4056       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4057       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4058
4059 Overview:
4060 """""""""
4061
4062 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4063 a specified number of bits.
4064
4065 Arguments:
4066 """"""""""
4067
4068 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4069 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4070 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4071
4072 Semantics:
4073 """"""""""
4074
4075 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4076 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4077 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4078 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4079 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4080 in ``op2``.
4081
4082 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4083 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4084 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4085 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4086 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4087 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4088 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4089
4090 Example:
4091 """"""""
4092
4093 .. code-block:: llvm
4094
4095       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4096       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4097       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4098       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4099       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4100
4101 '``lshr``' Instruction
4102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4103
4104 Syntax:
4105 """""""
4106
4107 ::
4108
4109       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4110       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4111
4112 Overview:
4113 """""""""
4114
4115 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4116 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4117
4118 Arguments:
4119 """"""""""
4120
4121 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4122 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4123 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4124
4125 Semantics:
4126 """"""""""
4127
4128 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4129 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4130 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4131 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4132 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4133 corresponding shift amount in ``op2``.
4134
4135 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4136 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4137 non-zero.
4138
4139 Example:
4140 """"""""
4141
4142 .. code-block:: llvm
4143
4144       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4145       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4146       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4147       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4148       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4149       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4150
4151 '``ashr``' Instruction
4152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4153
4154 Syntax:
4155 """""""
4156
4157 ::
4158
4159       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4160       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4161
4162 Overview:
4163 """""""""
4164
4165 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4166 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4167 extension.
4168
4169 Arguments:
4170 """"""""""
4171
4172 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4173 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4174 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4175
4176 Semantics:
4177 """"""""""
4178
4179 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4180 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4181 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4182 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4183 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4184 corresponding shift amount in ``op2``.
4185
4186 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4187 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4188 non-zero.
4189
4190 Example:
4191 """"""""
4192
4193 .. code-block:: llvm
4194
4195       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4196       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4197       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4198       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4199       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4200       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4201
4202 '``and``' Instruction
4203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4204
4205 Syntax:
4206 """""""
4207
4208 ::
4209
4210       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4211
4212 Overview:
4213 """""""""
4214
4215 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4216 operands.
4217
4218 Arguments:
4219 """"""""""
4220
4221 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4222 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4223 arguments must have identical types.
4224
4225 Semantics:
4226 """"""""""
4227
4228 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4229
4230 +-----+-----+-----+
4231 | In0 | In1 | Out |
4232 +-----+-----+-----+
4233 |   0 |   0 |   0 |
4234 +-----+-----+-----+
4235 |   0 |   1 |   0 |
4236 +-----+-----+-----+
4237 |   1 |   0 |   0 |
4238 +-----+-----+-----+
4239 |   1 |   1 |   1 |
4240 +-----+-----+-----+
4241
4242 Example:
4243 """"""""
4244
4245 .. code-block:: llvm
4246
4247       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4248       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4249       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4250
4251 '``or``' Instruction
4252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4253
4254 Syntax:
4255 """""""
4256
4257 ::
4258
4259       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4260
4261 Overview:
4262 """""""""
4263
4264 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4265 two operands.
4266
4267 Arguments:
4268 """"""""""
4269
4270 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4271 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4272 arguments must have identical types.
4273
4274 Semantics:
4275 """"""""""
4276
4277 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4278
4279 +-----+-----+-----+
4280 | In0 | In1 | Out |
4281 +-----+-----+-----+
4282 |   0 |   0 |   0 |
4283 +-----+-----+-----+
4284 |   0 |   1 |   1 |
4285 +-----+-----+-----+
4286 |   1 |   0 |   1 |
4287 +-----+-----+-----+
4288 |   1 |   1 |   1 |
4289 +-----+-----+-----+
4290
4291 Example:
4292 """"""""
4293
4294 ::
4295
4296       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4297       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4298       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4299
4300 '``xor``' Instruction
4301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4302
4303 Syntax:
4304 """""""
4305
4306 ::
4307
4308       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4309
4310 Overview:
4311 """""""""
4312
4313 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4314 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4315 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4316
4317 Arguments:
4318 """"""""""
4319
4320 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4321 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4322 arguments must have identical types.
4323
4324 Semantics:
4325 """"""""""
4326
4327 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4328
4329 +-----+-----+-----+
4330 | In0 | In1 | Out |
4331 +-----+-----+-----+
4332 |   0 |   0 |   0 |
4333 +-----+-----+-----+
4334 |   0 |   1 |   1 |
4335 +-----+-----+-----+
4336 |   1 |   0 |   1 |
4337 +-----+-----+-----+
4338 |   1 |   1 |   0 |
4339 +-----+-----+-----+
4340
4341 Example:
4342 """"""""
4343
4344 .. code-block:: llvm
4345
4346       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4347       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4348       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4349       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4350
4351 Vector Operations
4352 -----------------
4353
4354 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4355 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4356 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4357 While LLVM does directly support these vector operations, many
4358 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4359 take full advantage of a specific target.
4360
4361 .. _i_extractelement:
4362
4363 '``extractelement``' Instruction
4364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4365
4366 Syntax:
4367 """""""
4368
4369 ::
4370
4371       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4372
4373 Overview:
4374 """""""""
4375
4376 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4377 from a vector at a specified index.
4378
4379 Arguments:
4380 """"""""""
4381
4382 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4383 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4384 the position from which to extract the element. The index may be a
4385 variable.
4386
4387 Semantics:
4388 """"""""""
4389
4390 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4391 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4392 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4393
4394 Example:
4395 """"""""
4396
4397 .. code-block:: llvm
4398
4399       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4400
4401 .. _i_insertelement:
4402
4403 '``insertelement``' Instruction
4404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4405
4406 Syntax:
4407 """""""
4408
4409 ::
4410
4411       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4412
4413 Overview:
4414 """""""""
4415
4416 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4417 vector at a specified index.
4418
4419 Arguments:
4420 """"""""""
4421
4422 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4423 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4424 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4425 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4426 index may be a variable.
4427
4428 Semantics:
4429 """"""""""
4430
4431 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4432 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4433 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4434 undefined.
4435
4436 Example:
4437 """"""""
4438
4439 .. code-block:: llvm
4440
4441       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4442
4443 .. _i_shufflevector:
4444
4445 '``shufflevector``' Instruction
4446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4447
4448 Syntax:
4449 """""""
4450
4451 ::
4452
4453       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4454
4455 Overview:
4456 """""""""
4457
4458 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4459 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4460 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4461
4462 Arguments:
4463 """"""""""
4464
4465 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4466 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4467 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4468 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4469 same as the element type of the first two operands.
4470
4471 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4472 constant integer or undef values.
4473
4474 Semantics:
4475 """"""""""
4476
4477 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4478 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4479 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4480 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4481 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4482 only one vector.
4483
4484 Example:
4485 """"""""
4486
4487 .. code-block:: llvm
4488
4489       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4490                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4491       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4492                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4493       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4494                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4495       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4496                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4497
4498 Aggregate Operations
4499 --------------------
4500
4501 LLVM supports several instructions for working with
4502 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4503
4504 .. _i_extractvalue:
4505
4506 '``extractvalue``' Instruction
4507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4508
4509 Syntax:
4510 """""""
4511
4512 ::
4513
4514       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4515
4516 Overview:
4517 """""""""
4518
4519 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4520 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4521
4522 Arguments:
4523 """"""""""
4524
4525 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4526 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4527 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4528 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4529
4530 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4531
4532 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4533    omitted and assumed to be zero.
4534 -  At least one index must be specified.
4535 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4536
4537 Semantics:
4538 """"""""""
4539
4540 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4541 the index operands.
4542
4543 Example:
4544 """"""""
4545
4546 .. code-block:: llvm
4547
4548       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4549
4550 .. _i_insertvalue:
4551
4552 '``insertvalue``' Instruction
4553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4554
4555 Syntax:
4556 """""""
4557
4558 ::
4559
4560       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4561
4562 Overview:
4563 """""""""
4564
4565 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4566 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4567
4568 Arguments:
4569 """"""""""
4570
4571 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4572 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4573 a first-class value to insert. The following operands are constant
4574 indices indicating the position at which to insert the value in a
4575 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4576 to insert must have the same type as the value identified by the
4577 indices.
4578
4579 Semantics:
4580 """"""""""
4581
4582 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4583 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4584 indices is that of ``elt``.
4585
4586 Example:
4587 """"""""
4588
4589 .. code-block:: llvm
4590
4591       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4592       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4593       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4594
4595 .. _memoryops:
4596
4597 Memory Access and Addressing Operations
4598 ---------------------------------------
4599
4600 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4601 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4602 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4603 memory in LLVM.
4604
4605 .. _i_alloca:
4606
4607 '``alloca``' Instruction
4608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4609
4610 Syntax:
4611 """""""
4612
4613 ::
4614
4615       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4616
4617 Overview:
4618 """""""""
4619
4620 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4621 currently executing function, to be automatically released when this
4622 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4623 generic address space (address space zero).
4624
4625 Arguments:
4626 """"""""""
4627
4628 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4629 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4630 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4631 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4632 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4633 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4634 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4635 any convenient boundary compatible with the type.
4636
4637 '``type``' may be any sized type.
4638
4639 Semantics:
4640 """"""""""
4641
4642 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4643 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4644 memory is automatically released when the function returns. The
4645 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4646 variables that must have an address available. When the function returns
4647 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4648 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4649 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4650 is not specified.
4651
4652 Example:
4653 """"""""
4654
4655 .. code-block:: llvm
4656
4657       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4658       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4659       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4660       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4661
4662 .. _i_load:
4663
4664 '``load``' Instruction
4665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4666
4667 Syntax:
4668 """""""
4669
4670 ::
4671
4672       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4673       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4674       !<index> = !{ i32 1 }
4675
4676 Overview:
4677 """""""""
4678
4679 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4680
4681 Arguments:
4682 """"""""""
4683
4684 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4685 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4686 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4687 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4688 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4689 operations <volatile>`.
4690
4691 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4692 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4693 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4694 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4695 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4696 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4697 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4698 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4699 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4700 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4701 any defined semantics for atomic loads.
4702
4703 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4704 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4705 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4706 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4707 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4708 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4709 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4710
4711 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4712 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4713 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4714 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4715 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4716 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4717 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4718
4719 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4720 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4721 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4722 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4723 address points to memory which does not change value during program
4724 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4725 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4726
4727 Semantics:
4728 """"""""""
4729
4730 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4731 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4732 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4733 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4734 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4735 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4736 written using a store of the same type.
4737
4738 Examples:
4739 """""""""
4740
4741 .. code-block:: llvm
4742
4743       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4744       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4745       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4746
4747 .. _i_store:
4748
4749 '``store``' Instruction
4750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4751
4752 Syntax:
4753 """""""
4754
4755 ::
4756
4757       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4758       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4759
4760 Overview:
4761 """""""""
4762
4763 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4764
4765 Arguments:
4766 """"""""""
4767
4768 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4769 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4770 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4771 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4772 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4773 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4774 operations <volatile>`.
4775
4776 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4777 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4778 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4779 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4780 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4781 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4782 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4783 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4784 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4785 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4786 have any defined semantics for atomic stores.
4787
4788 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4789 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4790 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4791 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4792 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4793 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4794 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4795 safe.
4796
4797 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4798 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4799 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4800 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4801 be reused in the cache. The code generator may select special
4802 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4803 x86.
4804
4805 Semantics:
4806 """"""""""
4807
4808 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4809 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4810 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4811 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4812 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4813 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4814 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4815 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4816
4817 Example:
4818 """"""""
4819
4820 .. code-block:: llvm
4821
4822       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4823       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4824       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4825
4826 .. _i_fence:
4827
4828 '``fence``' Instruction
4829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4830
4831 Syntax:
4832 """""""
4833
4834 ::
4835
4836       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4837
4838 Overview:
4839 """""""""
4840
4841 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4842 between operations.
4843
4844 Arguments:
4845 """"""""""
4846
4847 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4848 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4849 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4850
4851 Semantics:
4852 """"""""""
4853
4854 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4855 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4856 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4857 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4858 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4859 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4860 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4861 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4862 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4863 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4864 *happens-before* edge.
4865
4866 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4867 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4868 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4869
4870 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4871 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4872 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4873
4874 Example:
4875 """"""""
4876
4877 .. code-block:: llvm
4878
4879       fence acquire                          ; yields {void}
4880       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4881
4882 .. _i_cmpxchg:
4883
4884 '``cmpxchg``' Instruction
4885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4886
4887 Syntax:
4888 """""""
4889
4890 ::
4891
4892       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4893
4894 Overview:
4895 """""""""
4896
4897 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4898 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4899 equal, it stores a new value into the memory.
4900
4901 Arguments:
4902 """"""""""
4903
4904 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4905 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4906 address, and a new value to place at that address if the compared values
4907 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4908 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4909 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4910 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4911 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4912 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4913 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4914
4915 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4916 synchronizes with other atomic operations.
4917
4918 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4919 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4920 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4921 respect to all other code in the system.
4922
4923 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4924 equal to the size in memory of the operand.
4925
4926 Semantics:
4927 """"""""""
4928
4929 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4930 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4931 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4932 returned.
4933
4934 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4935 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4936 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4937 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4938
4939 Example:
4940 """"""""
4941
4942 .. code-block:: llvm
4943
4944     entry:
4945       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4946       br label %loop
4947
4948     loop:
4949       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4950       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4951       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4952       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4953       br i1 %success, label %done, label %loop
4954
4955     done:
4956       ...
4957
4958 .. _i_atomicrmw:
4959
4960 '``atomicrmw``' Instruction
4961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4962
4963 Syntax:
4964 """""""
4965
4966 ::
4967
4968       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4969
4970 Overview:
4971 """""""""
4972
4973 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4974
4975 Arguments:
4976 """"""""""
4977
4978 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4979 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4980 operation. The operation must be one of the following keywords:
4981
4982 -  xchg
4983 -  add
4984 -  sub
4985 -  and
4986 -  nand
4987 -  or
4988 -  xor
4989 -  max
4990 -  min
4991 -  umax
4992 -  umin
4993
4994 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4995 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4996 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4997 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4998 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4999 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5000 operations <volatile>`.
5001
5002 Semantics:
5003 """"""""""
5004
5005 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5006 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5007 value at the location is returned. The modification is specified by the
5008 operation argument:
5009
5010 -  xchg: ``*ptr = val``
5011 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5012 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5013 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5014 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5015 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5016 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5017 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5018 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5019 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5020    comparison)
5021 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5022    comparison)
5023
5024 Example:
5025 """"""""
5026
5027 .. code-block:: llvm
5028
5029       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5030
5031 .. _i_getelementptr:
5032
5033 '``getelementptr``' Instruction
5034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5035
5036 Syntax:
5037 """""""
5038
5039 ::
5040
5041       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5042       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5043       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5044
5045 Overview:
5046 """""""""
5047
5048 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5049 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5050 address calculation only and does not access memory.
5051
5052 Arguments:
5053 """"""""""
5054
5055 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5056 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5057 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5058 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5059 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5060 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5061 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5062 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5063 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5064 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5065 would require loading the pointer before continuing calculation.
5066
5067 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5068 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5069 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5070 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5071 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5072 required to be constant. These integers are treated as signed values
5073 where relevant.
5074
5075 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5076 to LLVM:
5077
5078 .. code-block:: c
5079
5080     struct RT {
5081       char A;
5082       int B[10][20];
5083       char C;
5084     };
5085     struct ST {
5086       int X;
5087       double Y;
5088       struct RT Z;
5089     };
5090
5091     int *foo(struct ST *s) {
5092       return &s[1].Z.B[5][13];
5093     }
5094
5095 The LLVM code generated by Clang is:
5096
5097 .. code-block:: llvm
5098
5099     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5100     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5101
5102     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5103     entry:
5104       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5105       ret i32* %arrayidx
5106     }
5107
5108 Semantics:
5109 """"""""""
5110
5111 In the example above, the first index is indexing into the
5112 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5113 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5114 indexes into the third element of the structure, yielding a
5115 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5116 structure. The third index indexes into the second element of the
5117 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5118 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5119 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5120 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5121
5122 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5123 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5124 for the given testcase is equivalent to:
5125
5126 .. code-block:: llvm
5127
5128     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5129       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5130       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5131       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5132       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5133       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5134       ret i32* %t5
5135     }
5136
5137 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5138 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5139 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5140 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5141 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5142 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5143 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5144 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5145 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5146 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5147
5148 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5149 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5150 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5151 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5152 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5153 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5154 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5155 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5156 information.
5157
5158 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5159 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5160
5161 Example:
5162 """"""""
5163
5164 .. code-block:: llvm
5165
5166         ; yields [12 x i8]*:aptr
5167         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5168         ; yields i8*:vptr
5169         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5170         ; yields i8*:eptr
5171         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5172         ; yields i32*:iptr
5173         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5174
5175 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5176 must be a vector with the same number of elements. For example:
5177
5178 .. code-block:: llvm
5179
5180      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5181
5182 Conversion Operations
5183 ---------------------
5184
5185 The instructions in this category are the conversion instructions
5186 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5187 various bit conversions on the operand.
5188
5189 '``trunc .. to``' Instruction
5190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5191
5192 Syntax:
5193 """""""
5194
5195 ::
5196
5197       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5198
5199 Overview:
5200 """""""""
5201
5202 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5203
5204 Arguments:
5205 """"""""""
5206
5207 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5208 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5209 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5210 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5211 types are not allowed.
5212
5213 Semantics:
5214 """"""""""
5215
5216 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5217 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5218 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5219 It will always truncate bits.
5220
5221 Example:
5222 """"""""
5223
5224 .. code-block:: llvm
5225
5226       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5227       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5228       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5229       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5230
5231 '``zext .. to``' Instruction
5232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5233
5234 Syntax:
5235 """""""
5236
5237 ::
5238
5239       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5240
5241 Overview:
5242 """""""""
5243
5244 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5245
5246 Arguments:
5247 """"""""""
5248
5249 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5250 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5251 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5252 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5253
5254 Semantics:
5255 """"""""""
5256
5257 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5258 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5259
5260 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5261
5262 Example:
5263 """"""""
5264
5265 .. code-block:: llvm
5266
5267       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5268       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5269       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5270
5271 '``sext .. to``' Instruction
5272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5273
5274 Syntax:
5275 """""""
5276
5277 ::
5278
5279       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5280
5281 Overview:
5282 """""""""
5283
5284 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5285
5286 Arguments:
5287 """"""""""
5288
5289 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5290 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5291 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5292 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5293
5294 Semantics:
5295 """"""""""
5296
5297 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5298 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5299 of the type ``ty2``.
5300
5301 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5302
5303 Example:
5304 """"""""
5305
5306 .. code-block:: llvm
5307
5308       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5309       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5310       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5311
5312 '``fptrunc .. to``' Instruction
5313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5314
5315 Syntax:
5316 """""""
5317
5318 ::
5319
5320       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5321
5322 Overview:
5323 """""""""
5324
5325 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5326
5327 Arguments:
5328 """"""""""
5329
5330 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5331 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5332 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5333 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5334
5335 Semantics:
5336 """"""""""
5337
5338 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5339 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5340 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5341 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5342
5343 Example:
5344 """"""""
5345
5346 .. code-block:: llvm
5347
5348       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5349       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5350
5351 '``fpext .. to``' Instruction
5352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5353
5354 Syntax:
5355 """""""
5356
5357 ::
5358
5359       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5360
5361 Overview:
5362 """""""""
5363
5364 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5365 point value.
5366
5367 Arguments:
5368 """"""""""
5369
5370 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5371 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5372 to. The source type must be smaller than the destination type.
5373
5374 Semantics:
5375 """"""""""
5376
5377 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5378 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5379 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5380 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5381 *no-op cast* for a floating point cast.
5382
5383 Example:
5384 """"""""
5385
5386 .. code-block:: llvm
5387
5388       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5389       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5390
5391 '``fptoui .. to``' Instruction
5392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5393
5394 Syntax:
5395 """""""
5396
5397 ::
5398
5399       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5400
5401 Overview:
5402 """""""""
5403
5404 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5405 integer equivalent of type ``ty2``.
5406
5407 Arguments:
5408 """"""""""
5409
5410 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5411 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5412 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5413 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5414 type with the same number of elements as ``ty``
5415
5416 Semantics:
5417 """"""""""
5418
5419 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5420 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5421 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5422 are undefined.
5423
5424 Example:
5425 """"""""
5426
5427 .. code-block:: llvm
5428
5429       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5430       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5431       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5432
5433 '``fptosi .. to``' Instruction
5434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5435
5436 Syntax:
5437 """""""
5438
5439 ::
5440
5441       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5442
5443 Overview:
5444 """""""""
5445
5446 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5447 ``value`` to type ``ty2``.
5448
5449 Arguments:
5450 """"""""""
5451
5452 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5453 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5454 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5455 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5456 type with the same number of elements as ``ty``
5457
5458 Semantics:
5459 """"""""""
5460
5461 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5462 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5463 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5464 are undefined.
5465
5466 Example:
5467 """"""""
5468
5469 .. code-block:: llvm
5470
5471       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5472       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5473       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5474
5475 '``uitofp .. to``' Instruction
5476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5477
5478 Syntax:
5479 """""""
5480
5481 ::
5482
5483       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5484
5485 Overview:
5486 """""""""
5487
5488 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5489 and converts that value to the ``ty2`` type.
5490
5491 Arguments:
5492 """"""""""
5493
5494 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5495 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5496 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5497 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5498 type with the same number of elements as ``ty``
5499
5500 Semantics:
5501 """"""""""
5502
5503 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5504 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5505 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5506 are undefined.
5507
5508 Example:
5509 """"""""
5510
5511 .. code-block:: llvm
5512
5513       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5514       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5515
5516 '``sitofp .. to``' Instruction
5517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5518
5519 Syntax:
5520 """""""
5521
5522 ::
5523
5524       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5525
5526 Overview:
5527 """""""""
5528
5529 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5530 converts that value to the ``ty2`` type.
5531
5532 Arguments:
5533 """"""""""
5534
5535 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5536 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5537 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5538 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5539 type with the same number of elements as ``ty``
5540
5541 Semantics:
5542 """"""""""
5543
5544 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5545 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5546 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5547 undefined.
5548
5549 Example:
5550 """"""""
5551
5552 .. code-block:: llvm
5553
5554       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5555       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5556
5557 .. _i_ptrtoint:
5558
5559 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5561
5562 Syntax:
5563 """""""
5564
5565 ::
5566
5567       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5568
5569 Overview:
5570 """""""""
5571
5572 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5573 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5574
5575 Arguments:
5576 """"""""""
5577
5578 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5579 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5580 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5581 a vector of integers type.
5582
5583 Semantics:
5584 """"""""""
5585
5586 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5587 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5588 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5589 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5590 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5591 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5592 change.
5593
5594 Example:
5595 """"""""
5596
5597 .. code-block:: llvm
5598
5599       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5600       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5601       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5602
5603 .. _i_inttoptr:
5604
5605 '``inttoptr .. to``' Instruction
5606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5607
5608 Syntax:
5609 """""""
5610
5611 ::
5612
5613       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5614
5615 Overview:
5616 """""""""
5617
5618 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5619 pointer type, ``ty2``.
5620
5621 Arguments:
5622 """"""""""
5623
5624 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5625 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5626 type.
5627
5628 Semantics:
5629 """"""""""
5630
5631 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5632 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5633 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5634 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5635 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5636 nothing is done (*no-op cast*).
5637
5638 Example:
5639 """"""""
5640
5641 .. code-block:: llvm
5642
5643       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5644       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5645       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5646       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5647
5648 .. _i_bitcast:
5649
5650 '``bitcast .. to``' Instruction
5651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5652
5653 Syntax:
5654 """""""
5655
5656 ::
5657
5658       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5659
5660 Overview:
5661 """""""""
5662
5663 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5664 changing any bits.
5665
5666 Arguments:
5667 """"""""""
5668
5669 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5670 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5671 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5672 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5673 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5674 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5675 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5676 long as they have the same size).
5677
5678 Semantics:
5679 """"""""""
5680
5681 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5682 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5683 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5684 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5685 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5686 pointers) types with the same address space through this instruction.
5687 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5688 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5689
5690 Example:
5691 """"""""
5692
5693 .. code-block:: llvm
5694
5695       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5696       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5697       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5698       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5699
5700 .. _i_addrspacecast:
5701
5702 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5704
5705 Syntax:
5706 """""""
5707
5708 ::
5709
5710       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5711
5712 Overview:
5713 """""""""
5714
5715 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5716 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5717
5718 Arguments:
5719 """"""""""
5720
5721 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5722 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5723 address space.
5724
5725 Semantics:
5726 """"""""""
5727
5728 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5729 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5730 value modification, depending on the target and the address space
5731 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5732 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5733 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5734 location.
5735
5736 Example:
5737 """"""""
5738
5739 .. code-block:: llvm
5740
5741       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5742       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5743       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5744
5745 .. _otherops:
5746
5747 Other Operations
5748 ----------------
5749
5750 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5751 which defy better classification.
5752
5753 .. _i_icmp:
5754
5755 '``icmp``' Instruction
5756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5757
5758 Syntax:
5759 """""""
5760
5761 ::
5762
5763       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5764
5765 Overview:
5766 """""""""
5767
5768 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5769 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5770 pointer, or pointer vector operands.
5771
5772 Arguments:
5773 """"""""""
5774
5775 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5776 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5777 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5778
5779 #. ``eq``: equal
5780 #. ``ne``: not equal
5781 #. ``ugt``: unsigned greater than
5782 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5783 #. ``ult``: unsigned less than
5784 #. ``ule``: unsigned less or equal
5785 #. ``sgt``: signed greater than
5786 #. ``sge``: signed greater or equal
5787 #. ``slt``: signed less than
5788 #. ``sle``: signed less or equal
5789
5790 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5791 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5792 must also be identical types.
5793
5794 Semantics:
5795 """"""""""
5796
5797 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5798 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5799 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5800
5801 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5802    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5803 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5804    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5805 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5806    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5807 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5808    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5809 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5810    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5811 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5812    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5813 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5814    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5815 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5816    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5817 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5818    if ``op1`` is less than ``op2``.
5819 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5820    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5821
5822 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5823 are compared as if they were integers.
5824
5825 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5826 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5827 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5828
5829 Example:
5830 """"""""
5831
5832 .. code-block:: llvm
5833
5834       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5835       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5836       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5837       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5838       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5839       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5840
5841 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5842 ``icmp`` instruction.
5843
5844 .. _i_fcmp:
5845
5846 '``fcmp``' Instruction
5847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5848
5849 Syntax:
5850 """""""
5851
5852 ::
5853
5854       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5855
5856 Overview:
5857 """""""""
5858
5859 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5860 values based on comparison of its operands.
5861
5862 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5863 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5864
5865 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5866 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5867 compared.
5868
5869 Arguments:
5870 """"""""""
5871
5872 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5873 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5874 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5875
5876 #. ``false``: no comparison, always returns false
5877 #. ``oeq``: ordered and equal
5878 #. ``ogt``: ordered and greater than
5879 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5880 #. ``olt``: ordered and less than
5881 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5882 #. ``one``: ordered and not equal
5883 #. ``ord``: ordered (no nans)
5884 #. ``ueq``: unordered or equal
5885 #. ``ugt``: unordered or greater than
5886 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5887 #. ``ult``: unordered or less than
5888 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5889 #. ``une``: unordered or not equal
5890 #. ``uno``: unordered (either nans)
5891 #. ``true``: no comparison, always returns true
5892
5893 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5894 that either operand may be a QNAN.
5895
5896 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5897 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5898 type. They must have identical types.
5899
5900 Semantics:
5901 """"""""""
5902
5903 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5904 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5905 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5906 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5907
5908 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5909 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5910    is equal to ``op2``.
5911 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5912    is greater than ``op2``.
5913 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5914    is greater than or equal to ``op2``.
5915 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5916    is less than ``op2``.
5917 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5918    is less than or equal to ``op2``.
5919 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5920    is not equal to ``op2``.
5921 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5922 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5923    equal to ``op2``.
5924 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5925    greater than ``op2``.
5926 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5927    greater than or equal to ``op2``.
5928 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5929    less than ``op2``.
5930 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5931    less than or equal to ``op2``.
5932 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5933    not equal to ``op2``.
5934 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5935 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5936
5937 Example:
5938 """"""""
5939
5940 .. code-block:: llvm
5941
5942       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5943       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5944       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5945       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5946
5947 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5948 ``fcmp`` instruction.
5949
5950 .. _i_phi:
5951
5952 '``phi``' Instruction
5953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5954
5955 Syntax:
5956 """""""
5957
5958 ::
5959
5960       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5961
5962 Overview:
5963 """""""""
5964
5965 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5966 graph representing the function.
5967
5968 Arguments:
5969 """"""""""
5970
5971 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5972 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5973 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5974 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5975 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5976 label arguments.
5977
5978 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5979 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5980 block.
5981
5982 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5983 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5984 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5985 instruction's return value on the same edge).
5986
5987 Semantics:
5988 """"""""""
5989
5990 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5991 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5992 executed just prior to the current block.
5993
5994 Example:
5995 """"""""
5996
5997 .. code-block:: llvm
5998
5999     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6000       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6001       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6002       br label %Loop
6003
6004 .. _i_select:
6005
6006 '``select``' Instruction
6007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6008
6009 Syntax:
6010 """""""
6011
6012 ::
6013
6014       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6015
6016       selty is either i1 or {<N x i1>}
6017
6018 Overview:
6019 """""""""
6020
6021 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6022 condition, without branching.
6023
6024 Arguments:
6025 """"""""""
6026
6027 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6028 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6029 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6030 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6031 elements.
6032
6033 Semantics:
6034 """"""""""
6035
6036 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6037 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6038 argument.
6039
6040 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6041 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6042
6043 Example:
6044 """"""""
6045
6046 .. code-block:: llvm
6047
6048       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6049
6050 .. _i_call:
6051
6052 '``call``' Instruction
6053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6054
6055 Syntax:
6056 """""""
6057
6058 ::
6059
6060       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6061
6062 Overview:
6063 """""""""
6064
6065 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6066
6067 Arguments:
6068 """"""""""
6069
6070 This instruction requires several arguments:
6071
6072 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6073    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6074    be marked "tail" even if they do not occur before a
6075    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6076    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6077    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6078    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6079    automatic `sibling call
6080    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6081    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6082    when the following extra requirements are met:
6083
6084    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6085    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6086       uses value of call or is void).
6087    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6088       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6089    -  `Platform specific constraints are
6090       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6091
6092 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6093    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6094    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6095    calling convention of the call must match the calling convention of
6096    the target function, or else the behavior is undefined.
6097 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6098    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6099    are valid here.
6100 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6101    type of the return value. Functions that return no value are marked
6102    ``void``.
6103 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6104    being invoked. The argument types must match the types implied by
6105    this signature. This type can be omitted if the function is not
6106    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6107    function.
6108 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6109    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6110    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6111    to function value.
6112 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6113    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6114    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6115    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6116    extra arguments can be specified.
6117 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6118    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6119    attributes are valid here.
6120
6121 Semantics:
6122 """"""""""
6123
6124 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6125 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6126 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6127 flow continues with the instruction after the function call, and the
6128 return value of the function is bound to the result argument.
6129
6130 Example:
6131 """"""""
6132
6133 .. code-block:: llvm
6134
6135       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6136       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6137       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6138       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6139       call void %foo(i8 97 signext)
6140
6141       %struct.A = type { i32, i8 }
6142       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6143       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6144       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6145       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6146       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6147
6148 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6149 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6150 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6151 This is something we'd like to change in the future to provide better
6152 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6153
6154 .. _i_va_arg:
6155
6156 '``va_arg``' Instruction
6157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6158
6159 Syntax:
6160 """""""
6161
6162 ::
6163
6164       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6165
6166 Overview:
6167 """""""""
6168
6169 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6170 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6171 the ``va_arg`` macro in C.
6172
6173 Arguments:
6174 """"""""""
6175
6176 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6177 argument. It returns a value of the specified argument type and
6178 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6179 type of ``va_list`` is target specific.
6180
6181 Semantics:
6182 """"""""""
6183
6184 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6185 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6186 the next argument. For more information, see the variable argument
6187 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6188
6189 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6190 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6191 function.
6192
6193 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6194 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6195
6196 Example:
6197 """"""""
6198
6199 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6200
6201 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6202 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6203 types on any target.
6204
6205 .. _i_landingpad:
6206
6207 '``landingpad``' Instruction
6208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6209
6210 Syntax:
6211 """""""
6212
6213 ::
6214
6215       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6216       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6217
6218       <clause> := catch <type> <value>
6219       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6220
6221 Overview:
6222 """""""""
6223
6224 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6225 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6226 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6227 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6228 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6229 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6230
6231 Arguments:
6232 """"""""""
6233
6234 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6235 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6236 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6237
6238 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6239 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6240 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6241 clause takes an array constant as its argument. Use
6242 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6243 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6244 the ``cleanup`` flag.
6245
6246 Semantics:
6247 """"""""""
6248
6249 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6250 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6251 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6252 calling conventions, how the personality function results are
6253 represented in LLVM IR is target specific.
6254
6255 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6256 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6257 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6258 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6259 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6260 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6261 unwinding continues further up the call stack.
6262
6263 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6264
6265 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6266    of an '``invoke``' instruction.
6267 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6268    first non-PHI instruction.
6269 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6270    pad block.
6271 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6272    '``landingpad``' instruction.
6273 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6274    personality function.
6275
6276 Example:
6277 """"""""
6278
6279 .. code-block:: llvm
6280
6281       ;; A landing pad which can catch an integer.
6282       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6283                catch i8** @_ZTIi
6284       ;; A landing pad that is a cleanup.
6285       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6286                cleanup
6287       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6288       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6289                catch i8** @_ZTIi
6290                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6291
6292 .. _intrinsics:
6293
6294 Intrinsic Functions
6295 ===================
6296
6297 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6298 have well known names and semantics and are required to follow certain
6299 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6300 for the LLVM language that does not require changing all of the
6301 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6302 reader/writer, the parser, etc...).
6303
6304 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6305 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6306 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6307 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6308 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6309 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6310 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6311 are added that they be documented here.
6312
6313 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6314 represents a family of functions that perform the same operation but on
6315 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6316 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6317 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6318 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6319 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6320 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6321 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6322 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6323 argument or the result.
6324
6325 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6326 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6327 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6328 whose type is matched against another type do not. For example, the
6329 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6330 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6331 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6332 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6333 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6334 type is matched against the return type, it does not require its own
6335 name suffix.
6336
6337 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6338 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6339
6340 .. _int_varargs:
6341
6342 Variable Argument Handling Intrinsics
6343 -------------------------------------
6344
6345 Variable argument support is defined in LLVM with the
6346 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6347 functions. These functions are related to the similarly named macros
6348 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6349
6350 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6351 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6352 does not define what this type is, so all transformations should be
6353 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6354
6355 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6356 variable argument handling intrinsic functions are used.
6357
6358 .. code-block:: llvm
6359
6360     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6361       ; Initialize variable argument processing
6362       %ap = alloca i8*
6363       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6364       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6365
6366       ; Read a single integer argument
6367       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6368
6369       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6370       %aq = alloca i8*
6371       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6372       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6373       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6374
6375       ; Stop processing of arguments.
6376       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6377       ret i32 %tmp
6378     }
6379
6380     declare void @llvm.va_start(i8*)
6381     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6382     declare void @llvm.va_end(i8*)
6383
6384 .. _int_va_start:
6385
6386 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6388
6389 Syntax:
6390 """""""
6391
6392 ::
6393
6394       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6395
6396 Overview:
6397 """""""""
6398
6399 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6400 subsequent use by ``va_arg``.
6401
6402 Arguments:
6403 """"""""""
6404
6405 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6406
6407 Semantics:
6408 """"""""""
6409
6410 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6411 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6412 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6413 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6414 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6415 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6416 that out.
6417
6418 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6420
6421 Syntax:
6422 """""""
6423
6424 ::
6425
6426       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6427
6428 Overview:
6429 """""""""
6430
6431 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6432 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6433
6434 Arguments:
6435 """"""""""
6436
6437 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6438
6439 Semantics:
6440 """"""""""
6441
6442 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6443 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6444 element to which the argument points. Calls to
6445 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6446 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6447 ``llvm.va_end``.
6448
6449 .. _int_va_copy:
6450
6451 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6452 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6453
6454 Syntax:
6455 """""""
6456
6457 ::
6458
6459       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6460
6461 Overview:
6462 """""""""
6463
6464 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6465 from the source argument list to the destination argument list.
6466
6467 Arguments:
6468 """"""""""
6469
6470 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6471 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6472
6473 Semantics:
6474 """"""""""
6475
6476 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6477 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6478 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6479 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6480 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6481
6482 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6483 --------------------------------------
6484
6485 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6486 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6487 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6488 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6489 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6490 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6491 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6492 details, see `Accurate Garbage Collection with
6493 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6494
6495 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6496 address space (address space zero).
6497
6498 .. _int_gcroot:
6499
6500 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6502
6503 Syntax:
6504 """""""
6505
6506 ::
6507
6508       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6509
6510 Overview:
6511 """""""""
6512
6513 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6514 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6515
6516 Arguments:
6517 """"""""""
6518
6519 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6520 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6521 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6522 root.
6523
6524 Semantics:
6525 """"""""""
6526
6527 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6528 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6529 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6530 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6531 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6532
6533 .. _int_gcread:
6534
6535 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6537
6538 Syntax:
6539 """""""
6540
6541 ::
6542
6543       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6544
6545 Overview:
6546 """""""""
6547
6548 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6549 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6550 barriers.
6551
6552 Arguments:
6553 """"""""""
6554
6555 The second argument is the address to read from, which should be an
6556 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6557 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6558 runtime (otherwise null).
6559
6560 Semantics:
6561 """"""""""
6562
6563 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6564 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6565 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6566 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6567 algorithm <gc>`.
6568
6569 .. _int_gcwrite:
6570
6571 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6573
6574 Syntax:
6575 """""""
6576
6577 ::
6578
6579       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6580
6581 Overview:
6582 """""""""
6583
6584 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6585 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6586 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6587
6588 Arguments:
6589 """"""""""
6590
6591 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6592 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6593 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6594 object, Obj may be null.
6595
6596 Semantics:
6597 """"""""""
6598
6599 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6600 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6601 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6602 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6603 algorithm <gc>`.
6604
6605 Code Generator Intrinsics
6606 -------------------------
6607
6608 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6609 may only be implemented with code generator support.
6610
6611 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6612 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6613
6614 Syntax:
6615 """""""
6616
6617 ::
6618
6619       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6620
6621 Overview:
6622 """""""""
6623
6624 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6625 target-specific value indicating the return address of the current
6626 function or one of its callers.
6627
6628 Arguments:
6629 """"""""""
6630
6631 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6632 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6633 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6634 value.
6635
6636 Semantics:
6637 """"""""""
6638
6639 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6640 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6641 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6642 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6643 used for debugging purposes.
6644
6645 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6646 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6647 of the obvious source-language caller.
6648
6649 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6651
6652 Syntax:
6653 """""""
6654
6655 ::
6656
6657       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6658
6659 Overview:
6660 """""""""
6661
6662 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6663 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6664
6665 Arguments:
6666 """"""""""
6667
6668 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6669 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6670 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6671 value.
6672
6673 Semantics:
6674 """"""""""
6675
6676 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6677 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6678 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6679 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6680 used for debugging purposes.
6681
6682 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6683 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6684 of the obvious source-language caller.
6685
6686 .. _int_stacksave:
6687
6688 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6690
6691 Syntax:
6692 """""""
6693
6694 ::
6695
6696       declare i8* @llvm.stacksave()
6697
6698 Overview:
6699 """""""""
6700
6701 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6702 of the function stack, for use with
6703 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6704 implementing language features like scoped automatic variable sized
6705 arrays in C99.
6706
6707 Semantics:
6708 """"""""""
6709
6710 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6711 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6712 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6713 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6714 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6715 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6716 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6717
6718 .. _int_stackrestore:
6719
6720 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6722
6723 Syntax:
6724 """""""
6725
6726 ::
6727
6728       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6729
6730 Overview:
6731 """""""""
6732
6733 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6734 the function stack to the state it was in when the corresponding
6735 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6736 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6737 sized arrays in C99.
6738
6739 Semantics:
6740 """"""""""
6741
6742 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6743
6744 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6746
6747 Syntax:
6748 """""""
6749
6750 ::
6751
6752       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6753
6754 Overview:
6755 """""""""
6756
6757 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6758 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6759 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6760 its performance characteristics.
6761
6762 Arguments:
6763 """"""""""
6764
6765 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6766 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6767 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6768 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6769 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6770 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6771 arguments must be constant integers.
6772
6773 Semantics:
6774 """"""""""
6775
6776 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6777 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6778 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6779 the processor cache for better performance.
6780
6781 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6783
6784 Syntax:
6785 """""""
6786
6787 ::
6788
6789       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6790
6791 Overview:
6792 """""""""
6793
6794 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6795 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6796 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6797 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6798 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6799 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6800 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6801 allow correlations of simulation runs.
6802
6803 Arguments:
6804 """"""""""
6805
6806 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6807
6808 Semantics:
6809 """"""""""
6810
6811 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6812 that do not support this intrinsic may ignore it.
6813
6814 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6816
6817 Syntax:
6818 """""""
6819
6820 ::
6821
6822       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6823
6824 Overview:
6825 """""""""
6826
6827 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6828 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6829 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6830 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6831 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6832 timings.
6833
6834 Semantics:
6835 """"""""""
6836
6837 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6838 memory. Implementations are allowed to either return a application
6839 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6840 is lowered to a constant 0.
6841
6842 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6843 running at and the host platform.
6844
6845 Standard C Library Intrinsics
6846 -----------------------------
6847
6848 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6849 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6850 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6851 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6852
6853 .. _int_memcpy:
6854
6855 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6857
6858 Syntax:
6859 """""""
6860
6861 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6862 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6863 support all bit widths however.
6864
6865 ::
6866
6867       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6868                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6869       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6870                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6871
6872 Overview:
6873 """""""""
6874
6875 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6876 source location to the destination location.
6877
6878 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6879 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6880 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6881
6882 Arguments:
6883 """"""""""
6884
6885 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6886 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6887 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6888 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6889 boolean indicating a volatile access.
6890
6891 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6892 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6893 are aligned to that boundary.
6894
6895 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6896 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6897 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6898
6899 Semantics:
6900 """"""""""
6901
6902 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6903 source location to the destination location, which are not allowed to
6904 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6905 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6906 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6907
6908 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6910
6911 Syntax:
6912 """""""
6913
6914 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6915 bit width and for different address space. Not all targets support all
6916 bit widths however.
6917
6918 ::
6919
6920       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6921                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6922       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6923                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6924
6925 Overview:
6926 """""""""
6927
6928 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6929 source location to the destination location. It is similar to the
6930 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6931 overlap.
6932
6933 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6934 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6935 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6936
6937 Arguments:
6938 """"""""""
6939
6940 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6941 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6942 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6943 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6944 boolean indicating a volatile access.
6945
6946 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6947 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6948 aligned to that boundary.
6949
6950 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6951 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6952 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6953
6954 Semantics:
6955 """"""""""
6956
6957 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6958 source location to the destination location, which may overlap. It
6959 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6960 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6961 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6962
6963 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6965
6966 Syntax:
6967 """""""
6968
6969 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6970 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6971 support all bit widths.
6972
6973 ::
6974
6975       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6976                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6977       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6978                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6979
6980 Overview:
6981 """""""""
6982
6983 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6984 particular byte value.
6985
6986 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6987 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6988 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6989
6990 Arguments:
6991 """"""""""
6992
6993 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6994 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6995 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6996 argument is the known alignment of the destination location.
6997
6998 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6999 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7000 that boundary.
7001
7002 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7003 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7004 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7005
7006 Semantics:
7007 """"""""""
7008
7009 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7010 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7011 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7012 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7013
7014 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7016
7017 Syntax:
7018 """""""
7019
7020 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7021 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7022 all types however.
7023
7024 ::
7025
7026       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7027       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7028       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7029       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7030       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7031
7032 Overview:
7033 """""""""
7034
7035 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7036 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7037 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7038 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7039 because there is no need to worry about errno being set).
7040 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7041
7042 Arguments:
7043 """"""""""
7044
7045 The argument and return value are floating point numbers of the same
7046 type.
7047
7048 Semantics:
7049 """"""""""
7050
7051 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7052 nonnegative floating point number.
7053
7054 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7056
7057 Syntax:
7058 """""""
7059
7060 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7061 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7062 all types however.
7063
7064 ::
7065
7066       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7067       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7068       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7069       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7070       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7071
7072 Overview:
7073 """""""""
7074
7075 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7076 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7077 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7078 used, the second argument remains a scalar integer value.
7079
7080 Arguments:
7081 """"""""""
7082
7083 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7084 raise to that power.
7085
7086 Semantics:
7087 """"""""""
7088
7089 This function returns the first value raised to the second power with an
7090 unspecified sequence of rounding operations.
7091
7092 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7094
7095 Syntax:
7096 """""""
7097
7098 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7099 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7100 all types however.
7101
7102 ::
7103
7104       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7105       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7106       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7107       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7108       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7109
7110 Overview:
7111 """""""""
7112
7113 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7114
7115 Arguments:
7116 """"""""""
7117
7118 The argument and return value are floating point numbers of the same
7119 type.
7120
7121 Semantics:
7122 """"""""""
7123
7124 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7125 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7126 conditions in the same way.
7127
7128 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7130
7131 Syntax:
7132 """""""
7133
7134 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7135 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7136 all types however.
7137
7138 ::
7139
7140       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7141       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7142       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7143       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7144       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7145
7146 Overview:
7147 """""""""
7148
7149 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7150
7151 Arguments:
7152 """"""""""
7153
7154 The argument and return value are floating point numbers of the same
7155 type.
7156
7157 Semantics:
7158 """"""""""
7159
7160 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7161 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7162 conditions in the same way.
7163
7164 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7166
7167 Syntax:
7168 """""""
7169
7170 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7171 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7172 all types however.
7173
7174 ::
7175
7176       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7177       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7178       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7179       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7180       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7181
7182 Overview:
7183 """""""""
7184
7185 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7186 specified (positive or negative) power.
7187
7188 Arguments:
7189 """"""""""
7190
7191 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7192 to raise to that power.
7193
7194 Semantics:
7195 """"""""""
7196
7197 This function returns the first value raised to the second power,
7198 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7199 handles error conditions in the same way.
7200
7201 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7202 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7203
7204 Syntax:
7205 """""""
7206
7207 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7208 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7209 all types however.
7210
7211 ::
7212
7213       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7214       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7215       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7216       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7217       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7218
7219 Overview:
7220 """""""""
7221
7222 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7223
7224 Arguments:
7225 """"""""""
7226
7227 The argument and return value are floating point numbers of the same
7228 type.
7229
7230 Semantics:
7231 """"""""""
7232
7233 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7234 would, and handles error conditions in the same way.
7235
7236 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7238
7239 Syntax:
7240 """""""
7241
7242 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7243 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7244 all types however.
7245
7246 ::
7247
7248       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7249       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7250       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7251       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7252       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7253
7254 Overview:
7255 """""""""
7256
7257 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7258
7259 Arguments:
7260 """"""""""
7261
7262 The argument and return value are floating point numbers of the same
7263 type.
7264
7265 Semantics:
7266 """"""""""
7267
7268 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7269 would, and handles error conditions in the same way.
7270
7271 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7273
7274 Syntax:
7275 """""""
7276
7277 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7278 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7279 all types however.
7280
7281 ::
7282
7283       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7284       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7285       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7286       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7287       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7288
7289 Overview:
7290 """""""""
7291
7292 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7293
7294 Arguments:
7295 """"""""""
7296
7297 The argument and return value are floating point numbers of the same
7298 type.
7299
7300 Semantics:
7301 """"""""""
7302
7303 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7304 would, and handles error conditions in the same way.
7305
7306 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7308
7309 Syntax:
7310 """""""
7311
7312 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7313 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7314 all types however.
7315
7316 ::
7317
7318       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7319       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7320       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7321       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7322       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7323
7324 Overview:
7325 """""""""
7326
7327 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7328
7329 Arguments:
7330 """"""""""
7331
7332 The argument and return value are floating point numbers of the same
7333 type.
7334
7335 Semantics:
7336 """"""""""
7337
7338 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7339 would, and handles error conditions in the same way.
7340
7341 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7343
7344 Syntax:
7345 """""""
7346
7347 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7348 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7349 all types however.
7350
7351 ::
7352
7353       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7354       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7355       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7356       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7357       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7358
7359 Overview:
7360 """""""""
7361
7362 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7363
7364 Arguments:
7365 """"""""""
7366
7367 The argument and return value are floating point numbers of the same
7368 type.
7369
7370 Semantics:
7371 """"""""""
7372
7373 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7374 would, and handles error conditions in the same way.
7375
7376 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7378
7379 Syntax:
7380 """""""
7381
7382 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7383 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7384 all types however.
7385
7386 ::
7387
7388       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7389       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7390       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7391       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7392       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7393
7394 Overview:
7395 """""""""
7396
7397 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7398 operation.
7399
7400 Arguments:
7401 """"""""""
7402
7403 The argument and return value are floating point numbers of the same
7404 type.
7405
7406 Semantics:
7407 """"""""""
7408
7409 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7410 would.
7411
7412 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7414
7415 Syntax:
7416 """""""
7417
7418 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7419 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7420 all types however.
7421
7422 ::
7423
7424       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7425       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7426       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7427       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7428       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7429
7430 Overview:
7431 """""""""
7432
7433 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7434 operand.
7435
7436 Arguments:
7437 """"""""""
7438
7439 The argument and return value are floating point numbers of the same
7440 type.
7441
7442 Semantics:
7443 """"""""""
7444
7445 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7446 would, and handles error conditions in the same way.
7447
7448 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7450
7451 Syntax:
7452 """""""
7453
7454 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7455 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7456 all types however.
7457
7458 ::
7459
7460       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7461       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7462       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7463       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7464       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7465
7466 Overview:
7467 """""""""
7468
7469 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7470 first operand and the sign of the second operand.
7471
7472 Arguments:
7473 """"""""""
7474
7475 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7476 type.
7477
7478 Semantics:
7479 """"""""""
7480
7481 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7482 functions would, and handles error conditions in the same way.
7483
7484 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7486
7487 Syntax:
7488 """""""
7489
7490 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7491 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7492 all types however.
7493
7494 ::
7495
7496       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7497       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7498       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7499       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7500       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7501
7502 Overview:
7503 """""""""
7504
7505 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7506
7507 Arguments:
7508 """"""""""
7509
7510 The argument and return value are floating point numbers of the same
7511 type.
7512
7513 Semantics:
7514 """"""""""
7515
7516 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7517 would, and handles error conditions in the same way.
7518
7519 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7521
7522 Syntax:
7523 """""""
7524
7525 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7526 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7527 all types however.
7528
7529 ::
7530
7531       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7532       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7533       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7534       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7535       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7536
7537 Overview:
7538 """""""""
7539
7540 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7541
7542 Arguments:
7543 """"""""""
7544
7545 The argument and return value are floating point numbers of the same
7546 type.
7547
7548 Semantics:
7549 """"""""""
7550
7551 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7552 would, and handles error conditions in the same way.
7553
7554 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7556
7557 Syntax:
7558 """""""
7559
7560 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7561 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7562 all types however.
7563
7564 ::
7565
7566       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7567       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7568       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7569       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7570       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7571
7572 Overview:
7573 """""""""
7574
7575 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7576 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7577
7578 Arguments:
7579 """"""""""
7580
7581 The argument and return value are floating point numbers of the same
7582 type.
7583
7584 Semantics:
7585 """"""""""
7586
7587 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7588 would, and handles error conditions in the same way.
7589
7590 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7592
7593 Syntax:
7594 """""""
7595
7596 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7597 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7598 all types however.
7599
7600 ::
7601
7602       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7603       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7604       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7605       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7606       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7607
7608 Overview:
7609 """""""""
7610
7611 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7612 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7613 operand isn't an integer.
7614
7615 Arguments:
7616 """"""""""
7617
7618 The argument and return value are floating point numbers of the same
7619 type.
7620
7621 Semantics:
7622 """"""""""
7623
7624 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7625 would, and handles error conditions in the same way.
7626
7627 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7629
7630 Syntax:
7631 """""""
7632
7633 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7634 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7635 all types however.
7636
7637 ::
7638
7639       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7640       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7641       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7642       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7643       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7644
7645 Overview:
7646 """""""""
7647
7648 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7649 nearest integer.
7650
7651 Arguments:
7652 """"""""""
7653
7654 The argument and return value are floating point numbers of the same
7655 type.
7656
7657 Semantics:
7658 """"""""""
7659
7660 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7661 functions would, and handles error conditions in the same way.
7662
7663 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7665
7666 Syntax:
7667 """""""
7668
7669 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7670 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7671 all types however.
7672
7673 ::
7674
7675       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7676       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7677       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7678       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7679       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7680
7681 Overview:
7682 """""""""
7683
7684 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7685 nearest integer.
7686
7687 Arguments:
7688 """"""""""
7689
7690 The argument and return value are floating point numbers of the same
7691 type.
7692
7693 Semantics:
7694 """"""""""
7695
7696 This function returns the same values as the libm ``round``
7697 functions would, and handles error conditions in the same way.
7698
7699 Bit Manipulation Intrinsics
7700 ---------------------------
7701
7702 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7703 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7704
7705 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7706 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7707
7708 Syntax:
7709 """""""
7710
7711 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7712 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7713
7714 ::
7715
7716       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7717       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7718       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7719
7720 Overview:
7721 """""""""
7722
7723 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7724 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7725 These are useful for performing operations on data that is not in the
7726 target's native byte order.
7727
7728 Semantics:
7729 """"""""""
7730
7731 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7732 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7733 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7734 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7735 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7736 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7737 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7738 respectively).
7739
7740 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7742
7743 Syntax:
7744 """""""
7745
7746 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7747 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7748 support all bit widths or vector types, however.
7749
7750 ::
7751
7752       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7753       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7754       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7755       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7756       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7757       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7758
7759 Overview:
7760 """""""""
7761
7762 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7763 in a value.
7764
7765 Arguments:
7766 """"""""""
7767
7768 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7769 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7770 match the argument type.
7771
7772 Semantics:
7773 """"""""""
7774
7775 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7776 each element of a vector.
7777
7778 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7779 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7780
7781 Syntax:
7782 """""""
7783
7784 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7785 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7786 targets support all bit widths or vector types, however.
7787
7788 ::
7789
7790       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7791       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7792       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7793       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7794       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7795       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7796
7797 Overview:
7798 """""""""
7799
7800 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7801 leading zeros in a variable.
7802
7803 Arguments:
7804 """"""""""
7805
7806 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7807 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7808 type must match the first argument type.
7809
7810 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7811 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7812 defined result. Historically some architectures did not provide a
7813 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7814 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7815
7816 Semantics:
7817 """"""""""
7818
7819 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7820 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7821 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7822 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7823 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7824
7825 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7827
7828 Syntax:
7829 """""""
7830
7831 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7832 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7833 support all bit widths or vector types, however.
7834
7835 ::
7836
7837       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7838       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7839       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7840       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7841       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7842       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7843
7844 Overview:
7845 """""""""
7846
7847 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7848 trailing zeros.
7849
7850 Arguments:
7851 """"""""""
7852
7853 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7854 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7855 type must match the first argument type.
7856
7857 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7858 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7859 defined result. Historically some architectures did not provide a
7860 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7861 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7862
7863 Semantics:
7864 """"""""""
7865
7866 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7867 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7868 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7869 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7870 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7871
7872 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7873 -----------------------------------
7874
7875 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7876
7877 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7878 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7879
7880 Syntax:
7881 """""""
7882
7883 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7884 on any integer bit width.
7885
7886 ::
7887
7888       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7889       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7890       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7891
7892 Overview:
7893 """""""""
7894
7895 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7896 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7897 occurred during the signed summation.
7898
7899 Arguments:
7900 """"""""""
7901
7902 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7903 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7904 bit width. The second element of the result structure must be of type
7905 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7906 addition.
7907
7908 Semantics:
7909 """"""""""
7910
7911 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7912 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7913 first element of which is the signed summation, and the second element
7914 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7915 overflow.
7916
7917 Examples:
7918 """""""""
7919
7920 .. code-block:: llvm
7921
7922       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7923       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7924       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7925       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7926
7927 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7929
7930 Syntax:
7931 """""""
7932
7933 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7934 on any integer bit width.
7935
7936 ::
7937
7938       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7939       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7940       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7941
7942 Overview:
7943 """""""""
7944
7945 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7946 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7947 occurred during the unsigned summation.
7948
7949 Arguments:
7950 """"""""""
7951
7952 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7953 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7954 bit width. The second element of the result structure must be of type
7955 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7956 addition.
7957
7958 Semantics:
7959 """"""""""
7960
7961 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7962 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7963 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7964 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7965
7966 Examples:
7967 """""""""
7968
7969 .. code-block:: llvm
7970
7971       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7972       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7973       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7974       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7975
7976 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7977 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7978
7979 Syntax:
7980 """""""
7981
7982 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7983 on any integer bit width.
7984
7985 ::
7986
7987       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7988       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7989       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7990
7991 Overview:
7992 """""""""
7993
7994 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7995 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7996 overflow occurred during the signed subtraction.
7997
7998 Arguments:
7999 """"""""""
8000
8001 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8002 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8003 bit width. The second element of the result structure must be of type
8004 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8005 subtraction.
8006
8007 Semantics:
8008 """"""""""
8009
8010 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8011 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8012 first element of which is the subtraction, and the second element of
8013 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8014 overflow.
8015
8016 Examples:
8017 """""""""
8018
8019 .. code-block:: llvm
8020
8021       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8022       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8023       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8024       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8025
8026 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8028
8029 Syntax:
8030 """""""
8031
8032 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8033 on any integer bit width.
8034
8035 ::
8036
8037       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8038       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8039       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8040
8041 Overview:
8042 """""""""
8043
8044 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8045 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8046 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8047
8048 Arguments:
8049 """"""""""
8050
8051 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8052 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8053 bit width. The second element of the result structure must be of type
8054 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8055 subtraction.
8056
8057 Semantics:
8058 """"""""""
8059
8060 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8061 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8062 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8063 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8064 overflow.
8065
8066 Examples:
8067 """""""""
8068
8069 .. code-block:: llvm
8070
8071       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8072       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8073       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8074       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8075
8076 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8078
8079 Syntax:
8080 """""""
8081
8082 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8083 on any integer bit width.
8084
8085 ::
8086
8087       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8088       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8089       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8090
8091 Overview:
8092 """""""""
8093
8094 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8095 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8096 overflow occurred during the signed multiplication.
8097
8098 Arguments:
8099 """"""""""
8100
8101 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8102 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8103 bit width. The second element of the result structure must be of type
8104 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8105 multiplication.
8106
8107 Semantics:
8108 """"""""""
8109
8110 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8111 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8112 the first element of which is the multiplication, and the second element
8113 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8114 overflow.
8115
8116 Examples:
8117 """""""""
8118
8119 .. code-block:: llvm
8120
8121       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8122       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8123       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8124       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8125
8126 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8128
8129 Syntax:
8130 """""""
8131
8132 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8133 on any integer bit width.
8134
8135 ::
8136
8137       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8138       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8139       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8140
8141 Overview:
8142 """""""""
8143
8144 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8145 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8146 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8147
8148 Arguments:
8149 """"""""""
8150
8151 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8152 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8153 bit width. The second element of the result structure must be of type
8154 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8155 multiplication.
8156
8157 Semantics:
8158 """"""""""
8159
8160 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8161 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8162 the first element of which is the multiplication, and the second
8163 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8164 resulted in an overflow.
8165
8166 Examples:
8167 """""""""
8168
8169 .. code-block:: llvm
8170
8171       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8172       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8173       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8174       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8175
8176 Specialised Arithmetic Intrinsics
8177 ---------------------------------
8178
8179 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8181
8182 Syntax:
8183 """""""
8184
8185 ::
8186
8187       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8188       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8189
8190 Overview:
8191 """""""""
8192
8193 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8194 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8195 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8196 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8197 and add instructions.
8198
8199 Arguments:
8200 """"""""""
8201
8202 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8203 multiplicands, a and b, and an addend c.
8204
8205 Semantics:
8206 """"""""""
8207
8208 The expression:
8209
8210 ::
8211
8212       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8213
8214 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8215 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8216 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8217 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8218 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8219
8220 Examples:
8221 """""""""
8222
8223 .. code-block:: llvm
8224
8225       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8226
8227 Half Precision Floating Point Intrinsics
8228 ----------------------------------------
8229
8230 For most target platforms, half precision floating point is a
8231 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8232 but does not support computation in the format.
8233
8234 This means that code must first load the half-precision floating point
8235 value as an i16, then convert it to float with
8236 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8237 then be performed on the float value (including extending to double
8238 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8239 if needed, then converted to i16 with
8240 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8241 i16 value.
8242
8243 .. _int_convert_to_fp16:
8244
8245 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8247
8248 Syntax:
8249 """""""
8250
8251 ::
8252
8253       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8254
8255 Overview:
8256 """""""""
8257
8258 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8259 from single precision floating point format to half precision floating
8260 point format.
8261
8262 Arguments:
8263 """"""""""
8264
8265 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8266 converted.
8267
8268 Semantics:
8269 """"""""""
8270
8271 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8272 from single precision floating point format to half precision floating
8273 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8274 converted number.
8275
8276 Examples:
8277 """""""""
8278
8279 .. code-block:: llvm
8280
8281       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8282       store i16 %res, i16* @x, align 2
8283
8284 .. _int_convert_from_fp16:
8285
8286 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8288
8289 Syntax:
8290 """""""
8291
8292 ::
8293
8294       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8295
8296 Overview:
8297 """""""""
8298
8299 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8300 conversion from half precision floating point format to single precision
8301 floating point format.
8302
8303 Arguments:
8304 """"""""""
8305
8306 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8307 converted.
8308
8309 Semantics:
8310 """"""""""
8311
8312 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8313 conversion from half single precision floating point format to single
8314 precision floating point format. The input half-float value is
8315 represented by an ``i16`` value.
8316
8317 Examples:
8318 """""""""
8319
8320 .. code-block:: llvm
8321
8322       %a = load i16* @x, align 2
8323       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8324
8325 Debugger Intrinsics
8326 -------------------
8327
8328 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8329 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8330 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8331 document.
8332
8333 Exception Handling Intrinsics
8334 -----------------------------
8335
8336 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8337 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8338 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8339
8340 .. _int_trampoline:
8341
8342 Trampoline Intrinsics
8343 ---------------------
8344
8345 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8346 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8347 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8348 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8349 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8350 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8351 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8352 extension.
8353
8354 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8355 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8356 It can be created as follows:
8357
8358 .. code-block:: llvm
8359
8360       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8361       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8362       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8363       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8364       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8365
8366 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8367 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8368
8369 .. _int_it:
8370
8371 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8373
8374 Syntax:
8375 """""""
8376
8377 ::
8378
8379       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8380
8381 Overview:
8382 """""""""
8383
8384 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8385 turning it into a trampoline.
8386
8387 Arguments:
8388 """"""""""
8389
8390 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8391 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8392 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8393 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8394 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8395 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8396 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8397 bitcast to an ``i8*``.
8398
8399 Semantics:
8400 """"""""""
8401
8402 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8403 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8404 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8405 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8406 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8407 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8408 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8409 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8410 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8411 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8412 modified, then the effect of any later call to the returned function
8413 pointer is undefined.
8414
8415 .. _int_at:
8416
8417 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8419
8420 Syntax:
8421 """""""
8422
8423 ::
8424
8425       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8426
8427 Overview:
8428 """""""""
8429
8430 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8431 a trampoline (passed as ``tramp``).
8432
8433 Arguments:
8434 """"""""""
8435
8436 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8437 code filled in by a previous call to
8438 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8439
8440 Semantics:
8441 """"""""""
8442
8443 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8444 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8445 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8446 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8447 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8448
8449 Memory Use Markers
8450 ------------------
8451
8452 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8453 memory objects and ranges where variables are immutable.
8454
8455 .. _int_lifestart:
8456
8457 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8459
8460 Syntax:
8461 """""""
8462
8463 ::
8464
8465       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8466
8467 Overview:
8468 """""""""
8469
8470 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8471 object's lifetime.
8472
8473 Arguments:
8474 """"""""""
8475
8476 The first argument is a constant integer representing the size of the
8477 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8478 to the object.
8479
8480 Semantics:
8481 """"""""""
8482
8483 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8484 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8485 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8486 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8487
8488 .. _int_lifeend:
8489
8490 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8492
8493 Syntax:
8494 """""""
8495
8496 ::
8497
8498       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8499
8500 Overview:
8501 """""""""
8502
8503 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8504 object's lifetime.
8505
8506 Arguments:
8507 """"""""""
8508
8509 The first argument is a constant integer representing the size of the
8510 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8511 to the object.
8512
8513 Semantics:
8514 """"""""""
8515
8516 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8517 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8518 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8519 object following this intrinsic may be removed as dead.
8520
8521 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8523
8524 Syntax:
8525 """""""
8526
8527 ::
8528
8529       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8530
8531 Overview:
8532 """""""""
8533
8534 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8535 a memory object will not change.
8536
8537 Arguments:
8538 """"""""""
8539
8540 The first argument is a constant integer representing the size of the
8541 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8542 to the object.
8543
8544 Semantics:
8545 """"""""""
8546
8547 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8548 the return value, the referenced memory location is constant and
8549 unchanging.
8550
8551 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8553
8554 Syntax:
8555 """""""
8556
8557 ::
8558
8559       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8560
8561 Overview:
8562 """""""""
8563
8564 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8565 memory object are mutable.
8566
8567 Arguments:
8568 """"""""""
8569
8570 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8571 The second argument is a constant integer representing the size of the
8572 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8573 pointer to the object.
8574
8575 Semantics:
8576 """"""""""
8577
8578 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8579
8580 General Intrinsics
8581 ------------------
8582
8583 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8584 purpose.
8585
8586 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8588
8589 Syntax:
8590 """""""
8591
8592 ::
8593
8594       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8595
8596 Overview:
8597 """""""""
8598
8599 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8600
8601 Arguments:
8602 """"""""""
8603
8604 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8605 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8606 source file name, and the last argument is the line number.
8607
8608 Semantics:
8609 """"""""""
8610
8611 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8612 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8613 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8614 ignored by code generation and optimization.
8615
8616 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8618
8619 Syntax:
8620 """""""
8621
8622 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8623 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8624 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8625 '``0``'.
8626
8627 ::
8628
8629       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8630       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8631       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8632       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8633       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8634
8635 Overview:
8636 """""""""
8637
8638 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8639
8640 Arguments:
8641 """"""""""
8642
8643 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8644 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8645 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8646 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8647
8648 Semantics:
8649 """"""""""
8650
8651 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8652 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8653 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8654 generation and optimization.
8655
8656 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8658
8659 Syntax:
8660 """""""
8661
8662 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8663 any integer bit width.
8664
8665 ::
8666
8667       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8668       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8669       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8670       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8671       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8672
8673 Overview:
8674 """""""""
8675
8676 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8677
8678 Arguments:
8679 """"""""""
8680
8681 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8682 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8683 global string which is the source file name, and the last argument is
8684 the line number. It returns the value of the first argument.
8685
8686 Semantics:
8687 """"""""""
8688
8689 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8690 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8691 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8692 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8693
8694 '``llvm.trap``' Intrinsic
8695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8696
8697 Syntax:
8698 """""""
8699
8700 ::
8701
8702       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8703
8704 Overview:
8705 """""""""
8706
8707 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8708
8709 Arguments:
8710 """"""""""
8711
8712 None.
8713
8714 Semantics:
8715 """"""""""
8716
8717 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8718 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8719 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8720
8721 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8723
8724 Syntax:
8725 """""""
8726
8727 ::
8728
8729       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8730
8731 Overview:
8732 """""""""
8733
8734 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8735
8736 Arguments:
8737 """"""""""
8738
8739 None.
8740
8741 Semantics:
8742 """"""""""
8743
8744 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8745 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8746 debugger.
8747
8748 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8750
8751 Syntax:
8752 """""""
8753
8754 ::
8755
8756       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8757
8758 Overview:
8759 """""""""
8760
8761 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8762 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8763 is placed on the stack before local variables.
8764
8765 Arguments:
8766 """"""""""
8767
8768 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8769 The first argument is the value loaded from the stack guard
8770 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8771 enough space to hold the value of the guard.
8772
8773 Semantics:
8774 """"""""""
8775
8776 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8777 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8778 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8779 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8780 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8781 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8782 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8783
8784 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8786
8787 Syntax:
8788 """""""
8789
8790 ::
8791
8792       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8793
8794 Overview:
8795 """""""""
8796
8797 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8798 created stack protector and if they are not equal calls the
8799 ``__stack_chk_fail()`` function.
8800
8801 Arguments:
8802 """"""""""
8803
8804 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8805 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8806
8807 Semantics:
8808 """"""""""
8809
8810 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8811 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8812 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8813
8814 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8815 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8816 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8817 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8818 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8819 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8820 codegen after the tail call decision has occurred.
8821
8822 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8824
8825 Syntax:
8826 """""""
8827
8828 ::
8829
8830       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8831       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8832
8833 Overview:
8834 """""""""
8835
8836 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8837 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8838 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8839 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8840 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8841 other object.
8842
8843 Arguments:
8844 """"""""""
8845
8846 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8847 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8848 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8849 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8850 only accepts constants.
8851
8852 Semantics:
8853 """"""""""
8854
8855 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8856 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8857 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8858 on the ``min`` argument).
8859
8860 '``llvm.expect``' Intrinsic
8861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8862
8863 Syntax:
8864 """""""
8865
8866 ::
8867
8868       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8869       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8870
8871 Overview:
8872 """""""""
8873
8874 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8875 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8876
8877 Arguments:
8878 """"""""""
8879
8880 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8881 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8882 constant value, variables are not allowed.
8883
8884 Semantics:
8885 """"""""""
8886
8887 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8888
8889 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8891
8892 Syntax:
8893 """""""
8894
8895 ::
8896
8897       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8898
8899 Overview:
8900 """""""""
8901
8902 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8903 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8904
8905 Arguments:
8906 """"""""""
8907
8908 None.
8909
8910 Semantics:
8911 """"""""""
8912
8913 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8914 by codegen.