885da869da3a06edd2acc58fd74f13173c4ca226
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``internal``
201     Similar to private, but the value shows as a local symbol
202     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
203     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
204 ``available_externally``
205     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
206     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
207     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
208     of the definition of the global, which is known to be somewhere
209     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
210     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
211     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
212     not declarations.
213 ``linkonce``
214     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
215     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
216     some forms of inline functions, templates, or other code which must
217     be generated in each translation unit that uses it, but where the
218     body may be overridden with a more definitive definition later.
219     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
220     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
221     inline the body of this function into callers because it doesn't
222     know if this definition of the function is the definitive definition
223     within the program or whether it will be overridden by a stronger
224     definition. To enable inlining and other optimizations, use
225     "``linkonce_odr``" linkage.
226 ``weak``
227     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
228     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
229     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
230     in C source code.
231 ``common``
232     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
233     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
234     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
235     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
236     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
237     must have a zero initializer, and may not be marked
238     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
239     common linkage.
240
241 .. _linkage_appending:
242
243 ``appending``
244     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
245     pointer to array type. When two global variables with appending
246     linkage are linked together, the two global arrays are appended
247     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
248     system linker append together "sections" with identical names when
249     .o files are linked.
250 ``extern_weak``
251     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
252     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
253     instead of being an undefined reference.
254 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
255     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
256     functions with different semantics. Other languages, such as
257     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
258     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
259     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
260     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
261     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
262 ``external``
263     If none of the above identifiers are used, the global is externally
264     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
265     resolve external symbol references.
266
267 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
268 other than ``external`` or ``extern_weak``.
269
270 .. _callingconv:
271
272 Calling Conventions
273 -------------------
274
275 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
276 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
277 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
278 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
279 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
280 added in the future:
281
282 "``ccc``" - The C calling convention
283     This calling convention (the default if no other calling convention
284     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
285     convention supports varargs function calls and tolerates some
286     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
287     the function (as does normal C).
288 "``fastcc``" - The fast calling convention
289     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
290     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
291     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
292     code for the target, without having to conform to an externally
293     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
294     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
295     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
296     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
297     match the prototype of the function definition.
298 "``coldcc``" - The cold calling convention
299     This calling convention attempts to make code in the caller as
300     efficient as possible under the assumption that the call is not
301     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
302     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
303     This calling convention does not support varargs and requires the
304     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
305     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
306     calls for inlining.
307 "``cc 10``" - GHC convention
308     This calling convention has been implemented specifically for use by
309     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
310     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
311     by disabling callee save registers. This calling convention should
312     not be used lightly but only for specific situations such as an
313     alternative to the *register pinning* performance technique often
314     used when implementing functional programming languages. At the
315     moment only X86 supports this convention and it has the following
316     limitations:
317
318     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
319        floating point types are supported.
320     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
321        floating point parameters.
322
323     This calling convention supports `tail call
324     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
325     caller and callee are using it.
326 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
327     This calling convention has been implemented specifically for use by
328     the `High-Performance Erlang
329     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
330     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
331     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
332     registers for argument passing than the ordinary C calling
333     convention and defines no callee-saved registers. The calling
334     convention properly supports `tail call
335     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
336     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
337     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
338     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
339     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
340     bit).
341 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
342     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
343     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
344     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
345     platform's customary return register.
346 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
347     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
348     sequence in place of a call site. This convention forces the call
349     arguments into registers but allows them to be dynamcially
350     allocated. This can currently only be used with calls to
351     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
352     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
353 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
354     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
355     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
356     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
357     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
358     burden of saving and recovering a large register set before and after the
359     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
360     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
361     apply for values returned in callee-saved registers.
362
363     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
364       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
365       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
366
367     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
368     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
369     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
370     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
371     registers, which haven't already been saved by the caller. The
372     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
373     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
374     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
375     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
376     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
377     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
378
379     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
380     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
381     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
382     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
383     by other runtimes in the future too. The current implementation only
384     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
385     future.
386 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
387     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
388     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
389     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
390     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
391     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
392     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
393     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
394     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
395     returned in callee-saved registers.
396
397     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
398       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
399       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
400
401     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
402     that don't need to call out to any other functions.
403
404     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
405     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
406     experimental at this time.
407 "``cc <n>``" - Numbered convention
408     Any calling convention may be specified by number, allowing
409     target-specific calling conventions to be used. Target specific
410     calling conventions start at 64.
411
412 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
413 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
414 convention.
415
416 .. _visibilitystyles:
417
418 Visibility Styles
419 -----------------
420
421 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
422 styles:
423
424 "``default``" - Default style
425     On targets that use the ELF object file format, default visibility
426     means that the declaration is visible to other modules and, in
427     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
428     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
429     to other modules. Default visibility corresponds to "external
430     linkage" in the language.
431 "``hidden``" - Hidden style
432     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
433     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
434     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
435     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
436     library) can reference it directly.
437 "``protected``" - Protected style
438     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
439     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
440     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
441     cannot be overridden by another module.
442
443 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
444 visibility.
445
446 .. _dllstorageclass:
447
448 DLL Storage Classes
449 -------------------
450
451 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
452 DLL storage class:
453
454 ``dllimport``
455     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
456     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
457     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
458     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
459 ``dllexport``
460     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
461     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
462     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
463     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
464     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
465     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
466
467 .. _tls_model:
468
469 Thread Local Storage Models
470 ---------------------------
471
472 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
473 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
474 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
475 TLS model may be specified:
476
477 ``localdynamic``
478     For variables that are only used within the current shared library.
479 ``initialexec``
480     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
481 ``localexec``
482     For variables defined in the executable and only used within it.
483
484 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
485
486 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
487 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
488 more information on under which circumstances the different models may
489 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
490 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
491
492 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
493 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
494
495 .. _namedtypes:
496
497 Structure Types
498 ---------------
499
500 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
501 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
502 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
503 to forward declare a type which is not yet available.
504
505 An example of a identified structure specification is:
506
507 .. code-block:: llvm
508
509     %mytype = type { %mytype*, i32 }
510
511 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
512 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
513
514 .. _globalvars:
515
516 Global Variables
517 ----------------
518
519 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
520 instead of run-time.
521
522 Global variables definitions must be initialized.
523
524 Global variables in other translation units can also be declared, in which
525 case they don't have an initializer.
526
527 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
528 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
529
530 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
531 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
532 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
533 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
534 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
535 variable.
536
537 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
538 constant, even if the final definition of the global is not. This
539 capability can be used to enable slightly better optimization of the
540 program, but requires the language definition to guarantee that
541 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
542 units that do not include the definition.
543
544 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
545 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
546 always define a pointer to their "content" type because they describe a
547 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
548 pointers.
549
550 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
551 that the address is not significant, only the content. Constants marked
552 like this can be merged with other constants if they have the same
553 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
554 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
555 whose address is significant.
556
557 A global variable may be declared to reside in a target-specific
558 numbered address space. For targets that support them, address spaces
559 may affect how optimizations are performed and/or what target
560 instructions are used to access the variable. The default address space
561 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
562
563 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
564 target supports it, it will emit globals to the section specified.
565 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
566 support.
567
568 By default, global initializers are optimized by assuming that global
569 variables defined within the module are not modified from their
570 initial values before the start of the global initializer.  This is
571 true even for variables potentially accessible from outside the
572 module, including those with external linkage or appearing in
573 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
574 by marking the variable with ``externally_initialized``.
575
576 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
577 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
578 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
579 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
580 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
581 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
582 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
583 assume that the globals are densely packed in their section and try to
584 iterate over them as an array, alignment padding would break this
585 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
586
587 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
588
589 Variables and aliasaes can have a
590 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
591
592 Syntax::
593
594     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
595                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
596                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
597                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
598
599 For example, the following defines a global in a numbered address space
600 with an initializer, section, and alignment:
601
602 .. code-block:: llvm
603
604     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
605
606 The following example just declares a global variable
607
608 .. code-block:: llvm
609
610    @G = external global i32
611
612 The following example defines a thread-local global with the
613 ``initialexec`` TLS model:
614
615 .. code-block:: llvm
616
617     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
618
619 .. _functionstructure:
620
621 Functions
622 ---------
623
624 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
625 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
626 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
627 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
628 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
629 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
630 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
631 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
632 an optional section, an optional alignment,
633 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
634 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
635 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
636
637 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
638 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
639 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
640 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
641 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
642 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
643 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
644 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
645
646 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
647 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
648 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
649 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
650 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
651 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
652 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
653 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
654 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
655
656 The first basic block in a function is special in two ways: it is
657 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
658 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
659 the entry block of a function). Because the block can have no
660 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
661
662 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
663 target supports it, it will emit functions to the section specified.
664 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
665
666 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
667 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
668 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
669 is specified, the function is forced to have at least that much
670 alignment. All alignments must be a power of 2.
671
672 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
673 be significant and two identical functions can be merged.
674
675 Syntax::
676
677     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
678            [cconv] [ret attrs]
679            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
680            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat $<ComdatName>]
681            [align N] [gc] [prefix Constant] { ... }
682
683 .. _langref_aliases:
684
685 Aliases
686 -------
687
688 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
689 are just a new symbol and metadata for an existing position.
690
691 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
692 constant expression.
693
694 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
695 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
696 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
697
698 Syntax::
699
700     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
701
702 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
703 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
704 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
705
706 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
707 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
708 to the same content.
709
710 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
711 some can only be checked when producing an object file:
712
713 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
714   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
715
716 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
717   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
718   object file.
719
720 * No global value in the expression can be a declaration, since that
721   would require a relocation, which is not possible.
722
723 .. _langref_comdats:
724
725 Comdats
726 -------
727
728 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
729
730 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects which
731 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
732 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
733 aliasee computes to, if any.
734
735 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
736 choose between keys in two different object files.
737
738 Syntax::
739
740     $<Name> = comdat SelectionKind
741
742 The selection kind must be one of the following:
743
744 ``any``
745     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
746 ``exactmatch``
747     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
748     same data.
749 ``largest``
750     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
751 ``noduplicates``
752     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
753 ``samesize``
754     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
755     same amount of data.
756
757 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
758 ``any`` as a selection kind.
759
760 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
761 the COMDAT key's section is the largest:
762
763 .. code-block:: llvm
764
765    $foo = comdat largest
766    @foo = global i32 2, comdat $foo
767
768    define void @bar() comdat $foo {
769      ret void
770    }
771
772 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
773 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
774 and another COMDAT section with selection kind
775 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
776 section and contains the contents of the ``@baz`` symbol.
777
778 There are some restrictions on the properties of the global object.
779 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
780 targeting COFF.
781 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
782 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
783 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
784 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
785 if a collision occurs in the symbol table.
786
787 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
788 For example:
789
790 .. code-block:: llvm
791
792    $foo = comdat any
793    $bar = comdat any
794    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat $foo
795    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat $bar
796
797 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
798 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
799 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
800 sections.
801
802 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
803 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
804 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
805
806 .. _namedmetadatastructure:
807
808 Named Metadata
809 --------------
810
811 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
812 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
813 operands for a named metadata.
814
815 Syntax::
816
817     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
818     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
819     !1 = metadata !{metadata !"one"}
820     !2 = metadata !{metadata !"two"}
821     ; A named metadata.
822     !name = !{!0, !1, !2}
823
824 .. _paramattrs:
825
826 Parameter Attributes
827 --------------------
828
829 The return type and each parameter of a function type may have a set of
830 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
831 used to communicate additional information about the result or
832 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
833 of the function, not of the function type, so functions with different
834 parameter attributes can have the same function type.
835
836 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
837 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
838 For example:
839
840 .. code-block:: llvm
841
842     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
843     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
844     declare signext i8 @returns_signed_char()
845
846 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
847 ``readonly``) come immediately after the argument list.
848
849 Currently, only the following parameter attributes are defined:
850
851 ``zeroext``
852     This indicates to the code generator that the parameter or return
853     value should be zero-extended to the extent required by the target's
854     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
855     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
856 ``signext``
857     This indicates to the code generator that the parameter or return
858     value should be sign-extended to the extent required by the target's
859     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
860     the callee (for a return value).
861 ``inreg``
862     This indicates that this parameter or return value should be treated
863     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
864     a function call or return (usually, by putting it in a register as
865     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
866     two different kinds of registers). Use of this attribute is
867     target-specific.
868 ``byval``
869     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
870     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
871     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
872     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
873     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
874     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
875     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
876     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
877     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
878     values.
879
880     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
881     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
882     form and the known alignment of the pointer specified to the call
883     site. If the alignment is not specified, then the code generator
884     makes a target-specific assumption.
885
886 .. _attr_inalloca:
887
888 ``inalloca``
889
890     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
891     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
892     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
893     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
894     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
895     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
896
897     An argument allocation may be used by a call at most once because
898     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
899     used in conjunction with other attributes that affect argument
900     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
901     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
902     large aggregate return values, which means that frontend authors
903     must lower them with ``sret`` pointers.
904
905     When the call site is reached, the argument allocation must have
906     been the most recent stack allocation that is still live, or the
907     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
908     space after an argument allocation and before its call site, but it
909     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
910     <int_stackrestore>`.
911
912     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
913     attribute.
914
915 ``sret``
916     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
917     structure that is the return value of the function in the source
918     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
919     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
920     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
921     the first parameter. This is not a valid attribute for return
922     values.
923
924 ``align <n>``
925     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
926     have the specified alignment.
927
928     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
929     ``byval`` attribute.
930
931 .. _noalias:
932
933 ``noalias``
934     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
935     the argument or return value do not alias pointer values which are
936     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
937     call to the parent function, dependencies between memory references
938     from before or after the call and from those during the call are
939     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
940     value used in that call. The caller shares the responsibility with
941     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
942     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
943     analysis <Must, May, or No>`.
944
945     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
946     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
947     though it is slightly weaker.
948
949     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
950     while LLVM's ``noalias`` is.
951 ``nocapture``
952     This indicates that the callee does not make any copies of the
953     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
954     attribute for return values.
955
956 .. _nest:
957
958 ``nest``
959     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
960     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
961     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
962
963 ``returned``
964     This indicates that the function always returns the argument as its return
965     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
966     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
967     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
968     the callee. The parameter and the function return type must be valid
969     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
970     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
971
972 ``nonnull``
973     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
974     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
975     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
976     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
977     is non-null.
978
979 ``dereferenceable(<n>)``
980     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
981     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
982     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
983     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
984     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
985     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
986     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
987     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
988     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
989
990 .. _gc:
991
992 Garbage Collector Names
993 -----------------------
994
995 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
996 string:
997
998 .. code-block:: llvm
999
1000     define void @f() gc "name" { ... }
1001
1002 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1003 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
1004 support the named garbage collection algorithm.
1005
1006 .. _prefixdata:
1007
1008 Prefix Data
1009 -----------
1010
1011 Prefix data is data associated with a function which the code generator
1012 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
1013 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
1014 specific functions and make it available through the function pointer while
1015 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
1016 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
1017 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
1018 of the prefix data.
1019
1020 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
1021 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1022 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1023 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1024 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
1025 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1026 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
1027 makes the format of the prefix data highly target dependent.
1028
1029 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1030 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
1031 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
1032 of the prefix data.
1033
1034 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1035 which encodes the ``nop`` instruction:
1036
1037 .. code-block:: llvm
1038
1039     define void @f() prefix i8 144 { ... }
1040
1041 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
1042 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
1043 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1044
1045 .. code-block:: llvm
1046
1047     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1048
1049     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1050
1051 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1052 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1053 optimizers but will not be emitted in the object file.
1054
1055 .. _attrgrp:
1056
1057 Attribute Groups
1058 ----------------
1059
1060 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1061 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1062 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1063 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1064 group will capture the important command line flags used to build that file.
1065
1066 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1067 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1068 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1069 different groups are merged.
1070
1071 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1072 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1073
1074 .. code-block:: llvm
1075
1076    ; Target-independent attributes:
1077    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1078
1079    ; Target-dependent attributes:
1080    attributes #1 = { "no-sse" }
1081
1082    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1083    define void @f() #0 #1 { ... }
1084
1085 .. _fnattrs:
1086
1087 Function Attributes
1088 -------------------
1089
1090 Function attributes are set to communicate additional information about
1091 a function. Function attributes are considered to be part of the
1092 function, not of the function type, so functions with different function
1093 attributes can have the same function type.
1094
1095 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1096 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1097 example:
1098
1099 .. code-block:: llvm
1100
1101     define void @f() noinline { ... }
1102     define void @f() alwaysinline { ... }
1103     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1104     define void @f() optsize { ... }
1105
1106 ``alignstack(<n>)``
1107     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1108     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1109     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1110     parentheses.
1111 ``alwaysinline``
1112     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1113     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1114     inlining size threshold for this caller.
1115 ``builtin``
1116     This indicates that the callee function at a call site should be
1117     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1118     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1119     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
1120     attribute.
1121 ``cold``
1122     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1123     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1124     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1125     weight.
1126 ``inlinehint``
1127     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1128     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1129     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1130     inliner.
1131 ``jumptable``
1132     This attribute indicates that the function should be added to a
1133     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1134     references to this function should be replaced with a reference to the
1135     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1136     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1137     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1138     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1139 ``minsize``
1140     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1141     passes make choices that keep the code size of this function as small
1142     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1143     performance in order to minimize the size of the generated code.
1144 ``naked``
1145     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1146     function. This can have very system-specific consequences.
1147 ``nobuiltin``
1148     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1149     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1150     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1151     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1152     and on function declarations and definitions.
1153 ``noduplicate``
1154     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1155     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1156     within its parent function, but may not be duplicated within
1157     its parent function.
1158
1159     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1160     be an inlining candidate, provided that the call is not
1161     duplicated by inlining. That implies that the function has
1162     internal linkage and only has one call site, so the original
1163     call is dead after inlining.
1164 ``noimplicitfloat``
1165     This attributes disables implicit floating point instructions.
1166 ``noinline``
1167     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1168     function in any situation. This attribute may not be used together
1169     with the ``alwaysinline`` attribute.
1170 ``nonlazybind``
1171     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1172     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1173     startup time if the function is not called during program startup.
1174 ``noredzone``
1175     This attribute indicates that the code generator should not use a
1176     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1177 ``noreturn``
1178     This function attribute indicates that the function never returns
1179     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1180     function ever does dynamically return.
1181 ``nounwind``
1182     This function attribute indicates that the function never returns
1183     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1184     unwind, its runtime behavior is undefined.
1185 ``optnone``
1186     This function attribute indicates that the function is not optimized
1187     by any optimization or code generator passes with the
1188     exception of interprocedural optimization passes.
1189     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1190     attribute; this attribute is also incompatible
1191     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1192
1193     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1194     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1195     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1196     candidates for inlining into the body of this function.
1197 ``optsize``
1198     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1199     passes make choices that keep the code size of this function low,
1200     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1201     long as they do not significantly impact runtime performance.
1202 ``readnone``
1203     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1204     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1205     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1206     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1207     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1208     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1209     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1210     the ``C++`` exception throwing methods.
1211
1212     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1213     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1214     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1215 ``readonly``
1216     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1217     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1218     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1219     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1220     state that may be set in the caller. A readonly function always
1221     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1222     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1223     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1224     methods.
1225
1226     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1227     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1228     the pointer points to.
1229 ``returns_twice``
1230     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1231     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1232     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1233     functions.
1234 ``sanitize_address``
1235     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1236     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1237 ``sanitize_memory``
1238     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1239     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1240 ``sanitize_thread``
1241     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1242     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1243 ``ssp``
1244     This attribute indicates that the function should emit a stack
1245     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1246     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1247     return from the function to see if it has been overwritten. A
1248     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1249     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1250
1251     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1252     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1253     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1254       ``ssp-buffer-size``.
1255
1256     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1257     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1258
1259     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1260     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1261     function will have an ``ssp`` attribute.
1262 ``sspreq``
1263     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1264     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1265     attribute.
1266
1267     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1268     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1269     The specific layout rules are:
1270
1271     #. Large arrays and structures containing large arrays
1272        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1273     #. Small arrays and structures containing small arrays
1274        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1275     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1276        protector.
1277
1278     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1279     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1280     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1281     an ``sspreq`` attribute.
1282 ``sspstrong``
1283     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1284     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1285     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1286     will enable protectors for functions with:
1287
1288     - Arrays of any size and type
1289     - Aggregates containing an array of any size and type.
1290     - Calls to alloca().
1291     - Local variables that have had their address taken.
1292
1293     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1294     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1295     The specific layout rules are:
1296
1297     #. Large arrays and structures containing large arrays
1298        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1299     #. Small arrays and structures containing small arrays
1300        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1301     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1302        protector.
1303
1304     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1305
1306     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1307     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1308     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1309 ``uwtable``
1310     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1311     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1312     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1313     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1314     units.
1315
1316 .. _moduleasm:
1317
1318 Module-Level Inline Assembly
1319 ----------------------------
1320
1321 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1322 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1323 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1324 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1325
1326 .. code-block:: llvm
1327
1328     module asm "inline asm code goes here"
1329     module asm "more can go here"
1330
1331 The strings can contain any character by escaping non-printable
1332 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1333 two digit hex code for the number.
1334
1335 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1336 assembly code is generated.
1337
1338 .. _langref_datalayout:
1339
1340 Data Layout
1341 -----------
1342
1343 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1344 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1345 simply:
1346
1347 .. code-block:: llvm
1348
1349     target datalayout = "layout specification"
1350
1351 The *layout specification* consists of a list of specifications
1352 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1353 with a letter and may include other information after the letter to
1354 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1355 as follows:
1356
1357 ``E``
1358     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1359     the bits with the most significance have the lowest address
1360     location.
1361 ``e``
1362     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1363     is, the bits with the least significance have the lowest address
1364     location.
1365 ``S<size>``
1366     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1367     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1368     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1369     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1370     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1371     alignment promotions.
1372 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1373     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1374     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1375     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1376     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1377     in the range [1,2^23).
1378 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1379     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1380     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1381 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1382     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1383     ``<size>``.
1384 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1385     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1386     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1387     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1388     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1389     targets.
1390 ``a:<abi>:<pref>``
1391     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1392 ``m:<mangling>``
1393     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1394     options are
1395
1396     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1397     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1398     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1399       symbols get a ``_`` prefix.
1400     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1401       functions also get a suffix based on the frame size.
1402 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1403     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1404     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1405     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1406     this set are considered to support most general arithmetic operations
1407     efficiently.
1408
1409 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1410 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1411 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1412
1413 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1414 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1415 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1416 specifications are given in this list:
1417
1418 -  ``E`` - big endian
1419 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1420 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1421    same as the default address space.
1422 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1423 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1424 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1425 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1426 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1427 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1428    alignment of 64-bits
1429 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1430 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1431 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1432 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1433 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1434 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1435 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1436
1437 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1438 following rules:
1439
1440 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1441    that specification is used.
1442 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1443    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1444    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1445    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1446    given the default specifications above, the i7 type will use the
1447    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1448    alignment of i64 (largest specified).
1449 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1450    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1451    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1452    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1453
1454 The function of the data layout string may not be what you expect.
1455 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1456 the code generator should use.
1457
1458 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1459 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1460 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1461 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1462 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1463 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1464 that require precise layout information, but this also prevents those
1465 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1466
1467 .. _langref_triple:
1468
1469 Target Triple
1470 -------------
1471
1472 A module may specify a target triple string that describes the target
1473 host. The syntax for the target triple is simply:
1474
1475 .. code-block:: llvm
1476
1477     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1478
1479 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1480 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1481
1482 ::
1483
1484     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1485     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1486
1487 This information is passed along to the backend so that it generates
1488 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1489 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1490
1491 .. _pointeraliasing:
1492
1493 Pointer Aliasing Rules
1494 ----------------------
1495
1496 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1497 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1498 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1499 to the following rules:
1500
1501 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1502    value it is *based* on.
1503 -  An address of a global variable is associated with the address range
1504    of the variable's storage.
1505 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1506    address range of the allocated storage.
1507 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1508    address.
1509 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1510    a function not defined within LLVM may be associated with address
1511    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1512    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1513    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1514
1515 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1516 following rules:
1517
1518 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1519    on the first operand of the ``getelementptr``.
1520 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1521    ``bitcast``.
1522 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1523    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1524    the pointer's value.
1525 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1526
1527 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1528 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1529
1530 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1531 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1532 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1533 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1534 alignment of the store.
1535
1536 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1537 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1538 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1539 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1540 alias analysis.
1541
1542 .. _volatile:
1543
1544 Volatile Memory Accesses
1545 ------------------------
1546
1547 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1548 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1549 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1550 volatile operations or change their order of execution relative to other
1551 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1552 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1553 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1554
1555 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1556 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1557 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1558 target-legal volatile load/store instructions.
1559
1560 .. admonition:: Rationale
1561
1562  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1563  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1564  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1565  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1566  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1567  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1568  do not violate the frontend's contract with the language.
1569
1570 .. _memmodel:
1571
1572 Memory Model for Concurrent Operations
1573 --------------------------------------
1574
1575 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1576 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1577 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1578 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1579
1580 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1581
1582 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1583 that
1584
1585 -  Is a superset of single-thread program order, and
1586 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1587    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1588    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1589    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1590    Constraints <ordering>`).
1591
1592 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1593 between a thread and signals executing inside that thread.
1594
1595 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1596 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1597 (defined) write operations (store instructions, atomic
1598 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1599 section, initialized globals are considered to have a write of the
1600 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1601 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1602 may see any write to the same byte, except:
1603
1604 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1605    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1606    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1607 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1608    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1609
1610 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1611
1612 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1613    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1614    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1615    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1616    synchronization.)
1617 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1618    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1619 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1620    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1621 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1622    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1623    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1624    constraints on how the choice is made.
1625 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1626
1627 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1628 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1629 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1630 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1631 than one instruction to read the series of bytes.
1632
1633 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1634 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1635 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1636 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1637 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1638 from an address, introducing a store can change a load that may see
1639 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1640
1641 .. _ordering:
1642
1643 Atomic Memory Ordering Constraints
1644 ----------------------------------
1645
1646 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1647 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1648 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1649 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1650 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1651 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1652 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1653 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1654 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1655 differently since they don't take an address. See that instruction's
1656 documentation for details.
1657
1658 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1659 :doc:`Atomics`.
1660
1661 ``unordered``
1662     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1663     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1664     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1665     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1666     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1667     to make them atomic in any interesting way.
1668 ``monotonic``
1669     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1670     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1671     address. All modification orders must be compatible with the
1672     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1673     orders can be combined to a global total order for the whole program
1674     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1675     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1676     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1677     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1678     happens before another atomic read of the same address, the later
1679     read must see the same value or a later value in the address's
1680     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1681     stronger) operations on the same address. If an address is written
1682     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1683     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1684     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1685     ``memory_order_relaxed``.
1686 ``acquire``
1687     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1688     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1689     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1690 ``release``
1691     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1692     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1693     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1694     complete description; see the C++0x definition of a release
1695     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1696     ``memory_order_release``.
1697 ``acq_rel`` (acquire+release)
1698     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1699     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1700 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1701     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1702     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1703     writes), there is a global total order on all
1704     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1705     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1706     modification orders of all the affected addresses. Each
1707     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1708     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1709     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1710
1711 .. _singlethread:
1712
1713 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1714 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1715 other operations running in the same thread (for example, in signal
1716 handlers).
1717
1718 .. _fastmath:
1719
1720 Fast-Math Flags
1721 ---------------
1722
1723 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1724 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1725 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1726 otherwise unsafe floating point operations
1727
1728 ``nnan``
1729    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1730    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1731    NaNs, but the value of the result is undefined.
1732
1733 ``ninf``
1734    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1735    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1736    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1737
1738 ``nsz``
1739    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1740    argument or result as insignificant.
1741
1742 ``arcp``
1743    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1744    argument rather than perform division.
1745
1746 ``fast``
1747    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1748    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1749    flag implies all the others.
1750
1751 .. _typesystem:
1752
1753 Type System
1754 ===========
1755
1756 The LLVM type system is one of the most important features of the
1757 intermediate representation. Being typed enables a number of
1758 optimizations to be performed on the intermediate representation
1759 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1760 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1761 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1762 not feasible to perform on normal three address code representations.
1763
1764 .. _t_void:
1765
1766 Void Type
1767 ---------
1768
1769 :Overview:
1770
1771
1772 The void type does not represent any value and has no size.
1773
1774 :Syntax:
1775
1776
1777 ::
1778
1779       void
1780
1781
1782 .. _t_function:
1783
1784 Function Type
1785 -------------
1786
1787 :Overview:
1788
1789
1790 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1791 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1792 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1793 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1794
1795 :Syntax:
1796
1797 ::
1798
1799       <returntype> (<parameter list>)
1800
1801 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1802 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1803 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1804 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1805 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1806 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1807
1808 :Examples:
1809
1810 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1811 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1812 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1813 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1814 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1815 | ``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. |
1816 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1817 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1818 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1819
1820 .. _t_firstclass:
1821
1822 First Class Types
1823 -----------------
1824
1825 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1826 Values of these types are the only ones which can be produced by
1827 instructions.
1828
1829 .. _t_single_value:
1830
1831 Single Value Types
1832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1833
1834 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1835
1836 .. _t_integer:
1837
1838 Integer Type
1839 """"""""""""
1840
1841 :Overview:
1842
1843 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1844 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1845 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1846
1847 :Syntax:
1848
1849 ::
1850
1851       iN
1852
1853 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1854 value.
1855
1856 Examples:
1857 *********
1858
1859 +----------------+------------------------------------------------+
1860 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1861 +----------------+------------------------------------------------+
1862 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1863 +----------------+------------------------------------------------+
1864 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1865 +----------------+------------------------------------------------+
1866
1867 .. _t_floating:
1868
1869 Floating Point Types
1870 """"""""""""""""""""
1871
1872 .. list-table::
1873    :header-rows: 1
1874
1875    * - Type
1876      - Description
1877
1878    * - ``half``
1879      - 16-bit floating point value
1880
1881    * - ``float``
1882      - 32-bit floating point value
1883
1884    * - ``double``
1885      - 64-bit floating point value
1886
1887    * - ``fp128``
1888      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1889
1890    * - ``x86_fp80``
1891      -  80-bit floating point value (X87)
1892
1893    * - ``ppc_fp128``
1894      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1895
1896 X86_mmx Type
1897 """"""""""""
1898
1899 :Overview:
1900
1901 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1902 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1903 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1904 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1905 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1906 of this type.
1907
1908 :Syntax:
1909
1910 ::
1911
1912       x86_mmx
1913
1914
1915 .. _t_pointer:
1916
1917 Pointer Type
1918 """"""""""""
1919
1920 :Overview:
1921
1922 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1923 commonly used to reference objects in memory.
1924
1925 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1926 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1927 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1928 are target-specific.
1929
1930 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1931 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1932
1933 :Syntax:
1934
1935 ::
1936
1937       <type> *
1938
1939 :Examples:
1940
1941 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1942 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1943 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1944 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1945 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1946 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1947 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1948
1949 .. _t_vector:
1950
1951 Vector Type
1952 """""""""""
1953
1954 :Overview:
1955
1956 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1957 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1958 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1959 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1960 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1961
1962 :Syntax:
1963
1964 ::
1965
1966       < <# elements> x <elementtype> >
1967
1968 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1969 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1970 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1971
1972 :Examples:
1973
1974 +-------------------+--------------------------------------------------+
1975 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1976 +-------------------+--------------------------------------------------+
1977 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1978 +-------------------+--------------------------------------------------+
1979 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1980 +-------------------+--------------------------------------------------+
1981 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1982 +-------------------+--------------------------------------------------+
1983
1984 .. _t_label:
1985
1986 Label Type
1987 ^^^^^^^^^^
1988
1989 :Overview:
1990
1991 The label type represents code labels.
1992
1993 :Syntax:
1994
1995 ::
1996
1997       label
1998
1999 .. _t_metadata:
2000
2001 Metadata Type
2002 ^^^^^^^^^^^^^
2003
2004 :Overview:
2005
2006 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2007 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2008
2009 :Syntax:
2010
2011 ::
2012
2013       metadata
2014
2015 .. _t_aggregate:
2016
2017 Aggregate Types
2018 ^^^^^^^^^^^^^^^
2019
2020 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2021 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2022 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2023 aggregate types.
2024
2025 .. _t_array:
2026
2027 Array Type
2028 """"""""""
2029
2030 :Overview:
2031
2032 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2033 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2034 elements) and an underlying data type.
2035
2036 :Syntax:
2037
2038 ::
2039
2040       [<# elements> x <elementtype>]
2041
2042 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2043 be any type with a size.
2044
2045 :Examples:
2046
2047 +------------------+--------------------------------------+
2048 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2049 +------------------+--------------------------------------+
2050 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2051 +------------------+--------------------------------------+
2052 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2053 +------------------+--------------------------------------+
2054
2055 Here are some examples of multidimensional arrays:
2056
2057 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2058 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2059 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2060 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2061 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2062 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2063 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2064
2065 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2066 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2067 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2068 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2069 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2070 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2071 example.
2072
2073 .. _t_struct:
2074
2075 Structure Type
2076 """"""""""""""
2077
2078 :Overview:
2079
2080 The structure type is used to represent a collection of data members
2081 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2082 a size.
2083
2084 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2085 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2086 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2087 '``insertvalue``' instructions.
2088
2089 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2090 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2091 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2092 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2093 required to match what the underlying code generator expects.
2094
2095 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2096 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2097 identified types are always defined at the top level with a name.
2098 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2099 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2100 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2101
2102 :Syntax:
2103
2104 ::
2105
2106       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2107       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2108
2109 :Examples:
2110
2111 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2112 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2113 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2114 | ``{ 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``.  |
2115 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2116 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2117 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2118
2119 .. _t_opaque:
2120
2121 Opaque Structure Types
2122 """"""""""""""""""""""
2123
2124 :Overview:
2125
2126 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2127 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2128 notion of a forward declared structure.
2129
2130 :Syntax:
2131
2132 ::
2133
2134       %X = type opaque
2135       %52 = type opaque
2136
2137 :Examples:
2138
2139 +--------------+-------------------+
2140 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2141 +--------------+-------------------+
2142
2143 .. _constants:
2144
2145 Constants
2146 =========
2147
2148 LLVM has several different basic types of constants. This section
2149 describes them all and their syntax.
2150
2151 Simple Constants
2152 ----------------
2153
2154 **Boolean constants**
2155     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2156     of the ``i1`` type.
2157 **Integer constants**
2158     Standard integers (such as '4') are constants of the
2159     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2160     integer types.
2161 **Floating point constants**
2162     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2163     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2164     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2165     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2166     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2167     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2168     point <t_floating>` type.
2169 **Null pointer constants**
2170     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2171     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2172
2173 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2174 floating point constants. For example, the form
2175 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2176 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2177 constants are required (and the only time that they are generated by the
2178 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2179 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2180 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2181 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2182 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2183
2184 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2185 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2186 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2187 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2188 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2189 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2190 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2191 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2192 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2193 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2194 will only work if they match the long double format on your target.
2195 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2196 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2197 (sign bit at the left).
2198
2199 There are no constants of type x86_mmx.
2200
2201 .. _complexconstants:
2202
2203 Complex Constants
2204 -----------------
2205
2206 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2207 constants and smaller complex constants.
2208
2209 **Structure constants**
2210     Structure constants are represented with notation similar to
2211     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2212     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2213     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2214     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2215     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2216     must match those specified by the type.
2217 **Array constants**
2218     Array constants are represented with notation similar to array type
2219     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2220     square brackets (``[]``)). For example:
2221     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2222     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2223     match those specified by the type.
2224 **Vector constants**
2225     Vector constants are represented with notation similar to vector
2226     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2227     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2228     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2229     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2230     elements must match those specified by the type.
2231 **Zero initialization**
2232     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2233     value to zero of *any* type, including scalar and
2234     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2235     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2236     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2237 **Metadata node**
2238     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2239     type <t_metadata>`. For example:
2240     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2241     constants that are meant to be interpreted as part of the
2242     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2243     information such as debug info.
2244
2245 Global Variable and Function Addresses
2246 --------------------------------------
2247
2248 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2249 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2250 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2251 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2252 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2253 file:
2254
2255 .. code-block:: llvm
2256
2257     @X = global i32 17
2258     @Y = global i32 42
2259     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2260
2261 .. _undefvalues:
2262
2263 Undefined Values
2264 ----------------
2265
2266 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2267 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2268 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2269 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2270
2271 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2272 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2273 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2274 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2275
2276 .. code-block:: llvm
2277
2278       %A = add %X, undef
2279       %B = sub %X, undef
2280       %C = xor %X, undef
2281     Safe:
2282       %A = undef
2283       %B = undef
2284       %C = undef
2285
2286 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2287 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2288
2289 .. code-block:: llvm
2290
2291       %A = or %X, undef
2292       %B = and %X, undef
2293     Safe:
2294       %A = -1
2295       %B = 0
2296     Unsafe:
2297       %A = undef
2298       %B = undef
2299
2300 These logical operations have bits that are not always affected by the
2301 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2302 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2303 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2304 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2305 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2306 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2307 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2308 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2309
2310 .. code-block:: llvm
2311
2312       %A = select undef, %X, %Y
2313       %B = select undef, 42, %Y
2314       %C = select %X, %Y, undef
2315     Safe:
2316       %A = %X     (or %Y)
2317       %B = 42     (or %Y)
2318       %C = %Y
2319     Unsafe:
2320       %A = undef
2321       %B = undef
2322       %C = undef
2323
2324 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2325 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2326 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2327 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2328 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2329 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2330 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2331
2332 .. code-block:: llvm
2333
2334       %A = xor undef, undef
2335
2336       %B = undef
2337       %C = xor %B, %B
2338
2339       %D = undef
2340       %E = icmp lt %D, 4
2341       %F = icmp gte %D, 4
2342
2343     Safe:
2344       %A = undef
2345       %B = undef
2346       %C = undef
2347       %D = undef
2348       %E = undef
2349       %F = undef
2350
2351 This example points out that two '``undef``' operands are not
2352 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2353 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2354 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2355 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2356 its value over its "live range". This is true because the variable
2357 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2358 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2359 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2360 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2361 uses with" concept would not hold.
2362
2363 .. code-block:: llvm
2364
2365       %A = fdiv undef, %X
2366       %B = fdiv %X, undef
2367     Safe:
2368       %A = undef
2369     b: unreachable
2370
2371 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2372 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2373 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2374 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2375 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2376 However, in the second example, we can make a more aggressive
2377 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2378 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2379 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2380 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2381 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2382 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2383
2384 .. code-block:: llvm
2385
2386     a:  store undef -> %X
2387     b:  store %X -> undef
2388     Safe:
2389     a: <deleted>
2390     b: unreachable
2391
2392 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2393 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2394 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2395 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2396 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2397
2398 .. _poisonvalues:
2399
2400 Poison Values
2401 -------------
2402
2403 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2404 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2405 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2406 which results in undefined behavior.
2407
2408 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2409 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2410 the ``nsw`` flag.
2411
2412 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2413
2414 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2415 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2416    their dynamic predecessor basic block.
2417 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2418    in the dynamic callers of their functions.
2419 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2420    instructions that dynamically transfer control back to them.
2421 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2422    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2423    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2424 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2425    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2426    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2427    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2428 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2429    most recent preceding instruction with externally visible side
2430    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2431    operations <volatile>`.)
2432 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2433    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2434    multiple successors and the instruction is always executed when
2435    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2436    when control is transferred to another.
2437 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2438    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2439    be different if the terminator had transferred control to a different
2440    successor.
2441 -  Dependence is transitive.
2442
2443 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2444 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2445 on a poison value has undefined behavior.
2446
2447 Here are some examples:
2448
2449 .. code-block:: llvm
2450
2451     entry:
2452       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2453       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2454       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2455       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2456
2457       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2458       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2459
2460       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2461
2462       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2463       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2464       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2465       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2466
2467       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2468       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2469
2470     true:
2471       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2472                                            ; it has undefined behavior.
2473       br label %end
2474
2475     end:
2476       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2477                                            ; Both edges into this PHI are
2478                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2479                                            ; always results in a poison value.
2480
2481       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2482                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2483                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2484
2485       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2486                                            ; The same branch again, but this time the
2487                                            ; true block doesn't have side effects.
2488
2489     second_true:
2490       ; No side effects!
2491       ret void
2492
2493     second_end:
2494       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2495                                            ; on the store in %end. Also, it is
2496                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2497                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2498                                            ; behavior in this example).
2499
2500 .. _blockaddress:
2501
2502 Addresses of Basic Blocks
2503 -------------------------
2504
2505 ``blockaddress(@function, %block)``
2506
2507 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2508 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2509 Taking the address of the entry block is illegal.
2510
2511 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2512 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2513 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2514 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2515 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2516 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2517 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2518 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2519 instruction.
2520
2521 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2522 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2523
2524 .. _constantexprs:
2525
2526 Constant Expressions
2527 --------------------
2528
2529 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2530 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2531 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2532 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2533 The following is the syntax for constant expressions:
2534
2535 ``trunc (CST to TYPE)``
2536     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2537     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2538 ``zext (CST to TYPE)``
2539     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2540     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2541 ``sext (CST to TYPE)``
2542     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2543     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2544 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2545     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2546     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2547     must be floating point.
2548 ``fpext (CST to TYPE)``
2549     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2550     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2551     floating point.
2552 ``fptoui (CST to TYPE)``
2553     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2554     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2555     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2556     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2557     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2558 ``fptosi (CST to TYPE)``
2559     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2560     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2561     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2562     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2563     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2564 ``uitofp (CST to TYPE)``
2565     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2566     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2567     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2568     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2569     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2570 ``sitofp (CST to TYPE)``
2571     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2572     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2573     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2574     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2575     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2576 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2577     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2578     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2579     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2580     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2581 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2582     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2583     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2584     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2585     This one is *really* dangerous!
2586 ``bitcast (CST to TYPE)``
2587     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2588     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2589     instruction <i_bitcast>`.
2590 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2591     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2592     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2593     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2594 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2595     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2596     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2597     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2598     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2599 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2600     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2601 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2602     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2603 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2604     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2605 ``extractelement (VAL, IDX)``
2606     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2607     constants.
2608 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2609     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2610     constants.
2611 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2612     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2613     constants.
2614 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2615     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2616     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2617     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2618     least one index value must be specified.
2619 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2620     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2621     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2622     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2623     value must be specified.
2624 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2625     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2626     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2627     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2628     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2629     operations on floating point values are allowed).
2630
2631 Other Values
2632 ============
2633
2634 .. _inlineasmexprs:
2635
2636 Inline Assembler Expressions
2637 ----------------------------
2638
2639 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2640 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2641 value represents the inline assembler as a string (containing the
2642 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2643 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2644 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2645 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2646 assembler expression is:
2647
2648 .. code-block:: llvm
2649
2650     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2651
2652 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2653 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2654 Thus, typically we have:
2655
2656 .. code-block:: llvm
2657
2658     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2659
2660 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2661 marked as having side effects. This is done through the use of the
2662 '``sideeffect``' keyword, like so:
2663
2664 .. code-block:: llvm
2665
2666     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2667
2668 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2669 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2670 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2671 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2672 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2673 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2674
2675 .. code-block:: llvm
2676
2677     call void asm alignstack "eieio", ""()
2678
2679 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2680 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2681 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2682 the only supported dialects. An example is:
2683
2684 .. code-block:: llvm
2685
2686     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2687
2688 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2689 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2690 keyword last.
2691
2692 Inline Asm Metadata
2693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2694
2695 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2696 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2697 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2698 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2699 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2700 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2701 it. For example:
2702
2703 .. code-block:: llvm
2704
2705     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2706     ...
2707     !42 = !{ i32 1234567 }
2708
2709 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2710 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2711 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2712 occurs on.
2713
2714 .. _metadata:
2715
2716 Metadata Nodes and Metadata Strings
2717 -----------------------------------
2718
2719 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2720 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2721 code generator. One example application of metadata is source-level
2722 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2723 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2724 preceding exclamation point ('``!``').
2725
2726 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2727 contain any character by escaping non-printable characters with
2728 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2729 "``!"test\00"``".
2730
2731 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2732 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2733 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2734 their operand. For example:
2735
2736 .. code-block:: llvm
2737
2738     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2739
2740 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2741 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2742 example:
2743
2744 .. code-block:: llvm
2745
2746     !foo =  metadata !{!4, !3}
2747
2748 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2749 function is using two metadata arguments:
2750
2751 .. code-block:: llvm
2752
2753     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2754
2755 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2756 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2757
2758 .. code-block:: llvm
2759
2760     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2761
2762 More information about specific metadata nodes recognized by the
2763 optimizers and code generator is found below.
2764
2765 '``tbaa``' Metadata
2766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2767
2768 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2769 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2770 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2771 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2772 custom alias analysis behavior for other languages.
2773
2774 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2775 to three fields, e.g.:
2776
2777 .. code-block:: llvm
2778
2779     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2780     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2781     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2782     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2783
2784 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2785 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2786 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2787 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2788 common names.
2789
2790 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2791 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2792 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2793 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2794 from multiple front-ends is handled conservatively.
2795
2796 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2797 indicates that the type is "constant" (meaning
2798 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2799 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2800
2801 '``tbaa.struct``' Metadata
2802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2803
2804 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2805 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2806 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2807 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2808 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2809 of the aggregate.
2810
2811 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2812 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2813
2814 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2815 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2816 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2817 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2818 its tbaa tag. e.g.:
2819
2820 .. code-block:: llvm
2821
2822     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2823
2824 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2825 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2826 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2827
2828 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2829 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2830 does not carry useful data and need not be preserved.
2831
2832 '``fpmath``' Metadata
2833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2834
2835 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2836 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2837 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2838 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2839 it. ULP is defined as follows:
2840
2841     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2842     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2843     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2844     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2845     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2846
2847 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2848 number representing the maximum relative error, for example:
2849
2850 .. code-block:: llvm
2851
2852     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2853
2854 '``range``' Metadata
2855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2856
2857 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
2858 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
2859 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
2860 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
2861 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
2862 pair. Each pair has the following properties:
2863
2864 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2865 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2866 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2867 -  The range is allowed to wrap.
2868 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2869    ``a!=b``.
2870
2871 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2872 they must be non-contiguous.
2873
2874 Examples:
2875
2876 .. code-block:: llvm
2877
2878       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2879       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2880       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2881       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
2882              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2883     ...
2884     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2885     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2886     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2887     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2888
2889 '``llvm.loop``'
2890 ^^^^^^^^^^^^^^^
2891
2892 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2893 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2894 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2895 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2896 specified with the name ``llvm.loop``.
2897
2898 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2899 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2900 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2901 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2902 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2903 constructs:
2904
2905 .. code-block:: llvm
2906
2907     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2908     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2909
2910 The loop identifier metadata can be used to specify additional
2911 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
2912 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
2913 suggests an unroll factor to the loop unroller:
2914
2915 .. code-block:: llvm
2916
2917       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2918     ...
2919     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2920     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
2921
2922 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
2923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2924
2925 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
2926 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
2927 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
2928 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
2929 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
2930 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
2931 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
2932 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
2933 in determining the safety of these transformations.
2934
2935 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
2936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2937
2938 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
2939 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
2940 second operand is an integer specifying the interleave count. For
2941 example:
2942
2943 .. code-block:: llvm
2944
2945    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.interleave.count", i32 4 }
2946
2947 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
2948 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
2949 then the interleave count will be determined automatically.
2950
2951 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
2952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2953
2954 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
2955 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
2956 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
2957 0 disables vectorization:
2958
2959 .. code-block:: llvm
2960
2961    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0 }
2962    !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1 }
2963
2964 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
2965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2966
2967 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
2968 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
2969 operand is an integer specifying the width. For example:
2970
2971 .. code-block:: llvm
2972
2973    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.width", i32 4 }
2974
2975 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
2976 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
2977 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
2978 determined automatically.
2979
2980 '``llvm.loop.unroll``'
2981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2982
2983 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
2984 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
2985 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
2986 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
2987 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
2988 optimizer believes it is safe to do so.
2989
2990 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
2991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2992
2993 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
2994 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
2995 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
2996 example:
2997
2998 .. code-block:: llvm
2999
3000    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3001
3002 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3003 will be partially unrolled.
3004
3005 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3007
3008 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3009 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3010
3011 .. code-block:: llvm
3012
3013    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.disable" }
3014
3015 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3017
3018 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3019 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3020 For example:
3021
3022 .. code-block:: llvm
3023
3024    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.full" }
3025
3026 '``llvm.mem``'
3027 ^^^^^^^^^^^^^^^
3028
3029 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3030 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3031
3032 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3034
3035 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3036 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3037 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3038 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3039 with the same loop identifier.
3040
3041 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3042 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3043 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3044 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3045 ``L2``.
3046
3047 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3048 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3049 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3050 loop.  
3051
3052 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3053 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3054 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3055 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3056 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3057 insert new memory instructions into the loop body).
3058
3059 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3060 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3061 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3062
3063 .. code-block:: llvm
3064
3065    for.body:
3066      ...
3067      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3068      ...
3069      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3070      ...
3071      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3072
3073    for.end:
3074    ...
3075    !0 = metadata !{ metadata !0 }
3076
3077 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3078 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3079 the loop identifier metadata node directly:
3080
3081 .. code-block:: llvm
3082
3083    outer.for.body:
3084      ...
3085      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3086      ...
3087      br label %inner.for.body
3088
3089    inner.for.body:
3090      ...
3091      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3092      ...
3093      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3094      ...
3095      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3096
3097    inner.for.end:
3098      ...
3099      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3100      ...
3101      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3102
3103    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3104    ...
3105    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
3106    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
3107    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
3108
3109 Module Flags Metadata
3110 =====================
3111
3112 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3113 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3114 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3115 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3116 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3117 look it up.
3118
3119 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3120 Each triplet has the following form:
3121
3122 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3123    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3124    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3125    described below.
3126 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3127    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3128    including entries with the **Require** behavior).
3129 -  The third element is the value of the flag.
3130
3131 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3132 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3133 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3134 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3135 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3136 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3137
3138 The following behaviors are supported:
3139
3140 .. list-table::
3141    :header-rows: 1
3142    :widths: 10 90
3143
3144    * - Value
3145      - Behavior
3146
3147    * - 1
3148      - **Error**
3149            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3150            is that of the operands.
3151
3152    * - 2
3153      - **Warning**
3154            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3155            operand for the flag from the first module being linked.
3156
3157    * - 3
3158      - **Require**
3159            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3160            specified value after linking is performed. The value must be a
3161            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3162            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3163            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3164            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3165            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3166
3167    * - 4
3168      - **Override**
3169            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3170            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3171            differ, an error will be emitted.
3172
3173    * - 5
3174      - **Append**
3175            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3176
3177    * - 6
3178      - **AppendUnique**
3179            Appends the two values, which are required to be metadata
3180            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3181            during the append operation.
3182
3183 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3184 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3185 value) or **Override**.
3186
3187 An example of module flags:
3188
3189 .. code-block:: llvm
3190
3191     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3192     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3193     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3194     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3195       metadata !{
3196         metadata !"foo", i32 1
3197       }
3198     }
3199     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3200
3201 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3202    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3203    values are not equal.
3204
3205 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3206    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3207    '37'.
3208
3209 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3210    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3211    warning if their values are not equal.
3212
3213 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3214
3215    ::
3216
3217        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3218
3219    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3220    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3221    performed.
3222
3223 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3224 ----------------------------------------------------
3225
3226 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3227 collection in a special section called "image info". The metadata
3228 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3229 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3230 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3231 be merged rather than appended together.
3232
3233 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3234 following key-value pairs:
3235
3236 .. list-table::
3237    :header-rows: 1
3238    :widths: 30 70
3239
3240    * - Key
3241      - Value
3242
3243    * - ``Objective-C Version``
3244      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3245
3246    * - ``Objective-C Image Info Version``
3247      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3248        always 0.
3249
3250    * - ``Objective-C Image Info Section``
3251      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3252        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3253        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3254        Objective-C ABI version 2.
3255
3256    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3257      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3258        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3259        collection supported.
3260
3261    * - ``Objective-C GC Only``
3262      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3263        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3264        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3265
3266 Some important flag interactions:
3267
3268 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3269    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3270    2, then the resulting module has the
3271    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3272 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3273    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3274
3275 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3276 --------------------------------------------
3277
3278 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3279 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3280 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3281 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3282
3283 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3284 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3285 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3286 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3287 list of metadata strings defining linker options.
3288
3289 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3290 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3291 framework::
3292
3293     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3294        metadata !{
3295           metadata !{ metadata !"-lz" },
3296           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3297     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3298
3299 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3300 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3301 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3302 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3303 assembly writer or object file emitter.
3304
3305 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3306 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3307 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3308
3309 C type width Module Flags Metadata
3310 ----------------------------------
3311
3312 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3313 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3314 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3315 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3316 width.
3317
3318 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3319 flags metadata, using the following key-value pairs:
3320
3321 .. list-table::
3322    :header-rows: 1
3323    :widths: 30 70
3324
3325    * - Key
3326      - Value
3327
3328    * - short_wchar
3329      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3330        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3331
3332    * - short_enum
3333      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3334        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3335          represent all of its values.
3336
3337 For example, the following metadata section specifies that the module was
3338 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3339 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3340
3341     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3342     !0 = metadata !{i32 1, metadata !"short_wchar", i32 1}
3343     !1 = metadata !{i32 1, metadata !"short_enum", i32 0}
3344
3345 .. _intrinsicglobalvariables:
3346
3347 Intrinsic Global Variables
3348 ==========================
3349
3350 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3351 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3352 All globals of this sort should have a section specified as
3353 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3354 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3355
3356 .. _gv_llvmused:
3357
3358 The '``llvm.used``' Global Variable
3359 -----------------------------------
3360
3361 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3362 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3363 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3364 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3365 use of it is:
3366
3367 .. code-block:: llvm
3368
3369     @X = global i8 4
3370     @Y = global i32 123
3371
3372     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3373        i8* @X,
3374        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3375     ], section "llvm.metadata"
3376
3377 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3378 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3379 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3380 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3381 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3382 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3383 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3384
3385 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3386 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3387 molesting the symbol.
3388
3389 .. _gv_llvmcompilerused:
3390
3391 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3392 --------------------------------------------
3393
3394 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3395 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3396 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3397 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3398 by ``@llvm.used``.
3399
3400 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3401 and should not be exposed to source languages.
3402
3403 .. _gv_llvmglobalctors:
3404
3405 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3406 -------------------------------------------
3407
3408 .. code-block:: llvm
3409
3410     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3411     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3412
3413 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3414 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3415 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3416 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3417 functions with the same priority is not defined.
3418
3419 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3420 or function, the initializer function will only run if the associated
3421 data from the current module is not discarded.
3422
3423 .. _llvmglobaldtors:
3424
3425 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3426 -------------------------------------------
3427
3428 .. code-block:: llvm
3429
3430     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3431     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3432
3433 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3434 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3435 The functions referenced by this array will be called in descending
3436 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3437 order of functions with the same priority is not defined.
3438
3439 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3440 or function, the destructor function will only run if the associated
3441 data from the current module is not discarded.
3442
3443 Instruction Reference
3444 =====================
3445
3446 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3447 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3448 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3449 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3450 :ref:`other instructions <otherops>`.
3451
3452 .. _terminators:
3453
3454 Terminator Instructions
3455 -----------------------
3456
3457 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3458 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3459 block should be executed after the current block is finished. These
3460 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3461 control flow, not values (the one exception being the
3462 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3463
3464 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3465 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3466 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3467 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3468
3469 .. _i_ret:
3470
3471 '``ret``' Instruction
3472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3473
3474 Syntax:
3475 """""""
3476
3477 ::
3478
3479       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3480       ret void                 ; Return from void function
3481
3482 Overview:
3483 """""""""
3484
3485 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3486 a value) from a function back to the caller.
3487
3488 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3489 value and then causes control flow, and one that just causes control
3490 flow to occur.
3491
3492 Arguments:
3493 """"""""""
3494
3495 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3496 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3497 class <t_firstclass>`' type.
3498
3499 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3500 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3501 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3502 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3503 value.
3504
3505 Semantics:
3506 """"""""""
3507
3508 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3509 the calling function's context. If the caller is a
3510 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3511 instruction after the call. If the caller was an
3512 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3513 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3514 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3515 value.
3516
3517 Example:
3518 """"""""
3519
3520 .. code-block:: llvm
3521
3522       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3523       ret void                        ; Return from a void function
3524       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3525
3526 .. _i_br:
3527
3528 '``br``' Instruction
3529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3530
3531 Syntax:
3532 """""""
3533
3534 ::
3535
3536       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3537       br label <dest>          ; Unconditional branch
3538
3539 Overview:
3540 """""""""
3541
3542 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3543 different basic block in the current function. There are two forms of
3544 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3545 unconditional branch.
3546
3547 Arguments:
3548 """"""""""
3549
3550 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3551 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3552 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3553
3554 Semantics:
3555 """"""""""
3556
3557 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3558 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3559 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3560 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3561
3562 Example:
3563 """"""""
3564
3565 .. code-block:: llvm
3566
3567     Test:
3568       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3569       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3570     IfEqual:
3571       ret i32 1
3572     IfUnequal:
3573       ret i32 0
3574
3575 .. _i_switch:
3576
3577 '``switch``' Instruction
3578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3579
3580 Syntax:
3581 """""""
3582
3583 ::
3584
3585       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3586
3587 Overview:
3588 """""""""
3589
3590 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3591 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3592 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3593 destinations.
3594
3595 Arguments:
3596 """"""""""
3597
3598 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3599 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3600 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3601 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3602
3603 Semantics:
3604 """"""""""
3605
3606 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3607 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3608 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3609 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3610 to the default destination.
3611
3612 Implementation:
3613 """""""""""""""
3614
3615 Depending on properties of the target machine and the particular
3616 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3617 different ways. For example, it could be generated as a series of
3618 chained conditional branches or with a lookup table.
3619
3620 Example:
3621 """"""""
3622
3623 .. code-block:: llvm
3624
3625      ; Emulate a conditional br instruction
3626      %Val = zext i1 %value to i32
3627      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3628
3629      ; Emulate an unconditional br instruction
3630      switch i32 0, label %dest [ ]
3631
3632      ; Implement a jump table:
3633      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3634                                          i32 1, label %onone
3635                                          i32 2, label %ontwo ]
3636
3637 .. _i_indirectbr:
3638
3639 '``indirectbr``' Instruction
3640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3641
3642 Syntax:
3643 """""""
3644
3645 ::
3646
3647       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3648
3649 Overview:
3650 """""""""
3651
3652 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3653 label within the current function, whose address is specified by
3654 "``address``". Address must be derived from a
3655 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3656
3657 Arguments:
3658 """"""""""
3659
3660 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3661 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3662 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3663 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3664
3665 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3666 accurate understanding of the CFG.
3667
3668 Semantics:
3669 """"""""""
3670
3671 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3672 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3673 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3674 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3675
3676 Implementation:
3677 """""""""""""""
3678
3679 This is typically implemented with a jump through a register.
3680
3681 Example:
3682 """"""""
3683
3684 .. code-block:: llvm
3685
3686      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3687
3688 .. _i_invoke:
3689
3690 '``invoke``' Instruction
3691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3692
3693 Syntax:
3694 """""""
3695
3696 ::
3697
3698       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3699                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3700
3701 Overview:
3702 """""""""
3703
3704 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3705 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3706 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3707 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3708 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3709 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3710 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3711 nearest "exception" label.
3712
3713 The '``exception``' label is a `landing
3714 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3715 '``exception``' label is required to have the
3716 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3717 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3718 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3719 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3720 instruction, so that the important information contained within the
3721 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3722
3723 Arguments:
3724 """"""""""
3725
3726 This instruction requires several arguments:
3727
3728 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3729    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3730    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3731 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3732    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3733    are valid here.
3734 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3735    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3736    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3737    branching off an arbitrary pointer to function value.
3738 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3739    function to be invoked.
3740 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3741    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3742    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3743    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3744    extra arguments can be specified.
3745 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3746    executes a '``ret``' instruction.
3747 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3748    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3749    mechanism.
3750 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3751    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3752    attributes are valid here.
3753
3754 Semantics:
3755 """"""""""
3756
3757 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3758 instruction in most regards. The primary difference is that it
3759 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3760 library to unwind the stack.
3761
3762 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3763 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3764 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3765 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3766
3767 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3768 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3769 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3770 return value is available.
3771
3772 Example:
3773 """"""""
3774
3775 .. code-block:: llvm
3776
3777       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3778                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3779       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3780                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3781
3782 .. _i_resume:
3783
3784 '``resume``' Instruction
3785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3786
3787 Syntax:
3788 """""""
3789
3790 ::
3791
3792       resume <type> <value>
3793
3794 Overview:
3795 """""""""
3796
3797 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3798 successors.
3799
3800 Arguments:
3801 """"""""""
3802
3803 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3804 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3805 function.
3806
3807 Semantics:
3808 """"""""""
3809
3810 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3811 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3812 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3813
3814 Example:
3815 """"""""
3816
3817 .. code-block:: llvm
3818
3819       resume { i8*, i32 } %exn
3820
3821 .. _i_unreachable:
3822
3823 '``unreachable``' Instruction
3824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3825
3826 Syntax:
3827 """""""
3828
3829 ::
3830
3831       unreachable
3832
3833 Overview:
3834 """""""""
3835
3836 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3837 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3838 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3839 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3840
3841 Semantics:
3842 """"""""""
3843
3844 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3845
3846 .. _binaryops:
3847
3848 Binary Operations
3849 -----------------
3850
3851 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3852 They require two operands of the same type, execute an operation on
3853 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3854 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3855 result value has the same type as its operands.
3856
3857 There are several different binary operators:
3858
3859 .. _i_add:
3860
3861 '``add``' Instruction
3862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3863
3864 Syntax:
3865 """""""
3866
3867 ::
3868
3869       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3870       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3871       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3872       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3873
3874 Overview:
3875 """""""""
3876
3877 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3878
3879 Arguments:
3880 """"""""""
3881
3882 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3883 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3884 arguments must have identical types.
3885
3886 Semantics:
3887 """"""""""
3888
3889 The value produced is the integer sum of the two operands.
3890
3891 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3892 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3893 the result.
3894
3895 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3896 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3897
3898 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3899 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3900 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3901 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3902
3903 Example:
3904 """"""""
3905
3906 .. code-block:: llvm
3907
3908       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
3909
3910 .. _i_fadd:
3911
3912 '``fadd``' Instruction
3913 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3914
3915 Syntax:
3916 """""""
3917
3918 ::
3919
3920       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3921
3922 Overview:
3923 """""""""
3924
3925 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3926
3927 Arguments:
3928 """"""""""
3929
3930 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3931 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3932 Both arguments must have identical types.
3933
3934 Semantics:
3935 """"""""""
3936
3937 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3938 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3939 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3940 optimizations:
3941
3942 Example:
3943 """"""""
3944
3945 .. code-block:: llvm
3946
3947       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
3948
3949 '``sub``' Instruction
3950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3951
3952 Syntax:
3953 """""""
3954
3955 ::
3956
3957       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3958       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3959       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3960       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3961
3962 Overview:
3963 """""""""
3964
3965 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3966
3967 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3968 instruction present in most other intermediate representations.
3969
3970 Arguments:
3971 """"""""""
3972
3973 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3974 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3975 arguments must have identical types.
3976
3977 Semantics:
3978 """"""""""
3979
3980 The value produced is the integer difference of the two operands.
3981
3982 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3983 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3984 the result.
3985
3986 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3987 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3988
3989 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3990 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3991 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3992 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3993
3994 Example:
3995 """"""""
3996
3997 .. code-block:: llvm
3998
3999       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4000       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4001
4002 .. _i_fsub:
4003
4004 '``fsub``' Instruction
4005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4006
4007 Syntax:
4008 """""""
4009
4010 ::
4011
4012       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4013
4014 Overview:
4015 """""""""
4016
4017 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4018
4019 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4020 instruction present in most other intermediate representations.
4021
4022 Arguments:
4023 """"""""""
4024
4025 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4026 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4027 Both arguments must have identical types.
4028
4029 Semantics:
4030 """"""""""
4031
4032 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4033 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4034 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4035 unsafe floating point optimizations:
4036
4037 Example:
4038 """"""""
4039
4040 .. code-block:: llvm
4041
4042       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4043       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4044
4045 '``mul``' Instruction
4046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4047
4048 Syntax:
4049 """""""
4050
4051 ::
4052
4053       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4054       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4055       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4056       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4057
4058 Overview:
4059 """""""""
4060
4061 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4062
4063 Arguments:
4064 """"""""""
4065
4066 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4067 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4068 arguments must have identical types.
4069
4070 Semantics:
4071 """"""""""
4072
4073 The value produced is the integer product of the two operands.
4074
4075 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4076 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4077 bit width of the result.
4078
4079 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4080 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4081 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4082 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4083 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4084 product.
4085
4086 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4087 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4088 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4089 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4090
4091 Example:
4092 """"""""
4093
4094 .. code-block:: llvm
4095
4096       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4097
4098 .. _i_fmul:
4099
4100 '``fmul``' Instruction
4101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4102
4103 Syntax:
4104 """""""
4105
4106 ::
4107
4108       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4109
4110 Overview:
4111 """""""""
4112
4113 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4114
4115 Arguments:
4116 """"""""""
4117
4118 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4119 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4120 Both arguments must have identical types.
4121
4122 Semantics:
4123 """"""""""
4124
4125 The value produced is the floating point product of the two operands.
4126 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4127 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4128 unsafe floating point optimizations:
4129
4130 Example:
4131 """"""""
4132
4133 .. code-block:: llvm
4134
4135       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4136
4137 '``udiv``' Instruction
4138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4139
4140 Syntax:
4141 """""""
4142
4143 ::
4144
4145       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4146       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4147
4148 Overview:
4149 """""""""
4150
4151 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4152
4153 Arguments:
4154 """"""""""
4155
4156 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4157 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4158 arguments must have identical types.
4159
4160 Semantics:
4161 """"""""""
4162
4163 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4164
4165 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4166 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4167
4168 Division by zero leads to undefined behavior.
4169
4170 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4171 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4172 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4173
4174 Example:
4175 """"""""
4176
4177 .. code-block:: llvm
4178
4179       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4180
4181 '``sdiv``' Instruction
4182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4183
4184 Syntax:
4185 """""""
4186
4187 ::
4188
4189       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4190       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4191
4192 Overview:
4193 """""""""
4194
4195 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4196
4197 Arguments:
4198 """"""""""
4199
4200 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4201 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4202 arguments must have identical types.
4203
4204 Semantics:
4205 """"""""""
4206
4207 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4208 rounded towards zero.
4209
4210 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4211 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4212
4213 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4214 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4215 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4216
4217 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4218 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4219
4220 Example:
4221 """"""""
4222
4223 .. code-block:: llvm
4224
4225       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4226
4227 .. _i_fdiv:
4228
4229 '``fdiv``' Instruction
4230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4231
4232 Syntax:
4233 """""""
4234
4235 ::
4236
4237       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4238
4239 Overview:
4240 """""""""
4241
4242 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4243
4244 Arguments:
4245 """"""""""
4246
4247 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4248 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4249 Both arguments must have identical types.
4250
4251 Semantics:
4252 """"""""""
4253
4254 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4255 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4256 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4257 unsafe floating point optimizations:
4258
4259 Example:
4260 """"""""
4261
4262 .. code-block:: llvm
4263
4264       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4265
4266 '``urem``' Instruction
4267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4268
4269 Syntax:
4270 """""""
4271
4272 ::
4273
4274       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4275
4276 Overview:
4277 """""""""
4278
4279 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4280 division of its two arguments.
4281
4282 Arguments:
4283 """"""""""
4284
4285 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4286 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4287 arguments must have identical types.
4288
4289 Semantics:
4290 """"""""""
4291
4292 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4293 This instruction always performs an unsigned division to get the
4294 remainder.
4295
4296 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4297 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4298
4299 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4300
4301 Example:
4302 """"""""
4303
4304 .. code-block:: llvm
4305
4306       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4307
4308 '``srem``' Instruction
4309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4310
4311 Syntax:
4312 """""""
4313
4314 ::
4315
4316       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4317
4318 Overview:
4319 """""""""
4320
4321 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4322 division of its two operands. This instruction can also take
4323 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4324 must be integers.
4325
4326 Arguments:
4327 """"""""""
4328
4329 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4330 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4331 arguments must have identical types.
4332
4333 Semantics:
4334 """"""""""
4335
4336 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4337 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4338 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4339 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4340 difference, see `The Math
4341 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4342 table of how this is implemented in various languages, please see
4343 `Wikipedia: modulo
4344 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4345
4346 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4347 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4348
4349 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4350 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4351 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4352 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4353 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4354 result of the division and the remainder.)
4355
4356 Example:
4357 """"""""
4358
4359 .. code-block:: llvm
4360
4361       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4362
4363 .. _i_frem:
4364
4365 '``frem``' Instruction
4366 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4367
4368 Syntax:
4369 """""""
4370
4371 ::
4372
4373       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4374
4375 Overview:
4376 """""""""
4377
4378 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4379 its two operands.
4380
4381 Arguments:
4382 """"""""""
4383
4384 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4385 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4386 Both arguments must have identical types.
4387
4388 Semantics:
4389 """"""""""
4390
4391 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4392 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4393 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4394 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4395
4396 Example:
4397 """"""""
4398
4399 .. code-block:: llvm
4400
4401       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4402
4403 .. _bitwiseops:
4404
4405 Bitwise Binary Operations
4406 -------------------------
4407
4408 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4409 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4410 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4411 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4412 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4413
4414 '``shl``' Instruction
4415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4416
4417 Syntax:
4418 """""""
4419
4420 ::
4421
4422       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4423       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4424       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4425       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4426
4427 Overview:
4428 """""""""
4429
4430 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4431 a specified number of bits.
4432
4433 Arguments:
4434 """"""""""
4435
4436 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4437 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4438 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4439
4440 Semantics:
4441 """"""""""
4442
4443 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4444 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4445 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4446 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4447 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4448 in ``op2``.
4449
4450 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4451 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4452 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4453 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4454 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4455 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4456 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4457
4458 Example:
4459 """"""""
4460
4461 .. code-block:: llvm
4462
4463       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4464       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4465       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4466       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4467       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4468
4469 '``lshr``' Instruction
4470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4471
4472 Syntax:
4473 """""""
4474
4475 ::
4476
4477       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4478       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4479
4480 Overview:
4481 """""""""
4482
4483 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4484 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4485
4486 Arguments:
4487 """"""""""
4488
4489 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4490 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4491 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4492
4493 Semantics:
4494 """"""""""
4495
4496 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4497 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4498 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4499 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4500 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4501 corresponding shift amount in ``op2``.
4502
4503 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4504 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4505 non-zero.
4506
4507 Example:
4508 """"""""
4509
4510 .. code-block:: llvm
4511
4512       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4513       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4514       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4515       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4516       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4517       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4518
4519 '``ashr``' Instruction
4520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4521
4522 Syntax:
4523 """""""
4524
4525 ::
4526
4527       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4528       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4529
4530 Overview:
4531 """""""""
4532
4533 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4534 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4535 extension.
4536
4537 Arguments:
4538 """"""""""
4539
4540 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4541 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4542 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4543
4544 Semantics:
4545 """"""""""
4546
4547 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4548 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4549 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4550 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4551 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4552 corresponding shift amount in ``op2``.
4553
4554 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4555 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4556 non-zero.
4557
4558 Example:
4559 """"""""
4560
4561 .. code-block:: llvm
4562
4563       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4564       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4565       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4566       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4567       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4568       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4569
4570 '``and``' Instruction
4571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4572
4573 Syntax:
4574 """""""
4575
4576 ::
4577
4578       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4579
4580 Overview:
4581 """""""""
4582
4583 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4584 operands.
4585
4586 Arguments:
4587 """"""""""
4588
4589 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4590 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4591 arguments must have identical types.
4592
4593 Semantics:
4594 """"""""""
4595
4596 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4597
4598 +-----+-----+-----+
4599 | In0 | In1 | Out |
4600 +-----+-----+-----+
4601 |   0 |   0 |   0 |
4602 +-----+-----+-----+
4603 |   0 |   1 |   0 |
4604 +-----+-----+-----+
4605 |   1 |   0 |   0 |
4606 +-----+-----+-----+
4607 |   1 |   1 |   1 |
4608 +-----+-----+-----+
4609
4610 Example:
4611 """"""""
4612
4613 .. code-block:: llvm
4614
4615       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4616       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4617       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4618
4619 '``or``' Instruction
4620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4621
4622 Syntax:
4623 """""""
4624
4625 ::
4626
4627       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4628
4629 Overview:
4630 """""""""
4631
4632 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4633 two operands.
4634
4635 Arguments:
4636 """"""""""
4637
4638 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4639 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4640 arguments must have identical types.
4641
4642 Semantics:
4643 """"""""""
4644
4645 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4646
4647 +-----+-----+-----+
4648 | In0 | In1 | Out |
4649 +-----+-----+-----+
4650 |   0 |   0 |   0 |
4651 +-----+-----+-----+
4652 |   0 |   1 |   1 |
4653 +-----+-----+-----+
4654 |   1 |   0 |   1 |
4655 +-----+-----+-----+
4656 |   1 |   1 |   1 |
4657 +-----+-----+-----+
4658
4659 Example:
4660 """"""""
4661
4662 ::
4663
4664       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4665       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4666       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4667
4668 '``xor``' Instruction
4669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4670
4671 Syntax:
4672 """""""
4673
4674 ::
4675
4676       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4677
4678 Overview:
4679 """""""""
4680
4681 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4682 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4683 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4684
4685 Arguments:
4686 """"""""""
4687
4688 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4689 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4690 arguments must have identical types.
4691
4692 Semantics:
4693 """"""""""
4694
4695 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4696
4697 +-----+-----+-----+
4698 | In0 | In1 | Out |
4699 +-----+-----+-----+
4700 |   0 |   0 |   0 |
4701 +-----+-----+-----+
4702 |   0 |   1 |   1 |
4703 +-----+-----+-----+
4704 |   1 |   0 |   1 |
4705 +-----+-----+-----+
4706 |   1 |   1 |   0 |
4707 +-----+-----+-----+
4708
4709 Example:
4710 """"""""
4711
4712 .. code-block:: llvm
4713
4714       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4715       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4716       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4717       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4718
4719 Vector Operations
4720 -----------------
4721
4722 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4723 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4724 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4725 While LLVM does directly support these vector operations, many
4726 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4727 take full advantage of a specific target.
4728
4729 .. _i_extractelement:
4730
4731 '``extractelement``' Instruction
4732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4733
4734 Syntax:
4735 """""""
4736
4737 ::
4738
4739       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4740
4741 Overview:
4742 """""""""
4743
4744 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4745 from a vector at a specified index.
4746
4747 Arguments:
4748 """"""""""
4749
4750 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4751 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4752 the position from which to extract the element. The index may be a
4753 variable of any integer type.
4754
4755 Semantics:
4756 """"""""""
4757
4758 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4759 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4760 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4761
4762 Example:
4763 """"""""
4764
4765 .. code-block:: llvm
4766
4767       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4768
4769 .. _i_insertelement:
4770
4771 '``insertelement``' Instruction
4772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4773
4774 Syntax:
4775 """""""
4776
4777 ::
4778
4779       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4780
4781 Overview:
4782 """""""""
4783
4784 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4785 vector at a specified index.
4786
4787 Arguments:
4788 """"""""""
4789
4790 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4791 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4792 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4793 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4794 index may be a variable of any integer type.
4795
4796 Semantics:
4797 """"""""""
4798
4799 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4800 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4801 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4802 undefined.
4803
4804 Example:
4805 """"""""
4806
4807 .. code-block:: llvm
4808
4809       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4810
4811 .. _i_shufflevector:
4812
4813 '``shufflevector``' Instruction
4814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4815
4816 Syntax:
4817 """""""
4818
4819 ::
4820
4821       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4822
4823 Overview:
4824 """""""""
4825
4826 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4827 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4828 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4829
4830 Arguments:
4831 """"""""""
4832
4833 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4834 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4835 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4836 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4837 same as the element type of the first two operands.
4838
4839 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4840 constant integer or undef values.
4841
4842 Semantics:
4843 """"""""""
4844
4845 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4846 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4847 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4848 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4849 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4850 only one vector.
4851
4852 Example:
4853 """"""""
4854
4855 .. code-block:: llvm
4856
4857       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4858                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4859       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4860                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4861       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4862                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4863       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4864                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4865
4866 Aggregate Operations
4867 --------------------
4868
4869 LLVM supports several instructions for working with
4870 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4871
4872 .. _i_extractvalue:
4873
4874 '``extractvalue``' Instruction
4875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4876
4877 Syntax:
4878 """""""
4879
4880 ::
4881
4882       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4883
4884 Overview:
4885 """""""""
4886
4887 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4888 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4889
4890 Arguments:
4891 """"""""""
4892
4893 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4894 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4895 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4896 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4897
4898 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4899
4900 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4901    omitted and assumed to be zero.
4902 -  At least one index must be specified.
4903 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4904
4905 Semantics:
4906 """"""""""
4907
4908 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4909 the index operands.
4910
4911 Example:
4912 """"""""
4913
4914 .. code-block:: llvm
4915
4916       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4917
4918 .. _i_insertvalue:
4919
4920 '``insertvalue``' Instruction
4921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4922
4923 Syntax:
4924 """""""
4925
4926 ::
4927
4928       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4929
4930 Overview:
4931 """""""""
4932
4933 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4934 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4935
4936 Arguments:
4937 """"""""""
4938
4939 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4940 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4941 a first-class value to insert. The following operands are constant
4942 indices indicating the position at which to insert the value in a
4943 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4944 to insert must have the same type as the value identified by the
4945 indices.
4946
4947 Semantics:
4948 """"""""""
4949
4950 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4951 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4952 indices is that of ``elt``.
4953
4954 Example:
4955 """"""""
4956
4957 .. code-block:: llvm
4958
4959       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4960       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4961       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4962
4963 .. _memoryops:
4964
4965 Memory Access and Addressing Operations
4966 ---------------------------------------
4967
4968 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4969 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4970 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4971 memory in LLVM.
4972
4973 .. _i_alloca:
4974
4975 '``alloca``' Instruction
4976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4977
4978 Syntax:
4979 """""""
4980
4981 ::
4982
4983       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
4984
4985 Overview:
4986 """""""""
4987
4988 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4989 currently executing function, to be automatically released when this
4990 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4991 generic address space (address space zero).
4992
4993 Arguments:
4994 """"""""""
4995
4996 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4997 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4998 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4999 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5000 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5001 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5002 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5003 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5004 boundary compatible with the type.
5005
5006 '``type``' may be any sized type.
5007
5008 Semantics:
5009 """"""""""
5010
5011 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5012 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5013 memory is automatically released when the function returns. The
5014 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5015 variables that must have an address available. When the function returns
5016 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5017 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5018 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5019 is not specified.
5020
5021 Example:
5022 """"""""
5023
5024 .. code-block:: llvm
5025
5026       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5027       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5028       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5029       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5030
5031 .. _i_load:
5032
5033 '``load``' Instruction
5034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5035
5036 Syntax:
5037 """""""
5038
5039 ::
5040
5041       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
5042       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5043       !<index> = !{ i32 1 }
5044
5045 Overview:
5046 """""""""
5047
5048 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5049
5050 Arguments:
5051 """"""""""
5052
5053 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5054 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5055 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5056 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5057 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5058 operations <volatile>`.
5059
5060 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5061 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5062 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5063 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5064 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5065 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5066 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5067 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5068 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5069 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5070 any defined semantics for atomic loads.
5071
5072 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5073 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5074 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5075 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5076 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5077 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5078 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5079 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5080
5081 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5082 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5083 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5084 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5085 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5086 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5087 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5088
5089 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5090 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5091 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5092 instruction tells the optimizer and code generator that this load
5093 address points to memory which does not change value during program
5094 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
5095 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
5096
5097 Semantics:
5098 """"""""""
5099
5100 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5101 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5102 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5103 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5104 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5105 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5106 written using a store of the same type.
5107
5108 Examples:
5109 """""""""
5110
5111 .. code-block:: llvm
5112
5113       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5114       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5115       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5116
5117 .. _i_store:
5118
5119 '``store``' Instruction
5120 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5121
5122 Syntax:
5123 """""""
5124
5125 ::
5126
5127       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5128       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5129
5130 Overview:
5131 """""""""
5132
5133 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5134
5135 Arguments:
5136 """"""""""
5137
5138 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5139 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5140 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5141 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5142 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5143 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5144 operations <volatile>`.
5145
5146 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5147 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5148 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5149 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5150 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5151 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5152 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5153 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5154 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5155 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5156 have any defined semantics for atomic stores.
5157
5158 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5159 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5160 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5161 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5162 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5163 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5164 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5165 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5166
5167 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5168 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5169 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5170 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5171 be reused in the cache. The code generator may select special
5172 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5173 x86.
5174
5175 Semantics:
5176 """"""""""
5177
5178 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5179 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5180 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5181 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5182 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5183 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5184 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5185 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5186
5187 Example:
5188 """"""""
5189
5190 .. code-block:: llvm
5191
5192       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5193       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5194       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5195
5196 .. _i_fence:
5197
5198 '``fence``' Instruction
5199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5200
5201 Syntax:
5202 """""""
5203
5204 ::
5205
5206       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5207
5208 Overview:
5209 """""""""
5210
5211 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5212 between operations.
5213
5214 Arguments:
5215 """"""""""
5216
5217 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5218 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5219 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5220
5221 Semantics:
5222 """"""""""
5223
5224 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5225 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5226 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5227 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5228 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5229 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5230 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5231 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5232 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5233 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5234 *happens-before* edge.
5235
5236 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5237 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5238 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5239
5240 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5241 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5242 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5243
5244 Example:
5245 """"""""
5246
5247 .. code-block:: llvm
5248
5249       fence acquire                          ; yields void
5250       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5251
5252 .. _i_cmpxchg:
5253
5254 '``cmpxchg``' Instruction
5255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5256
5257 Syntax:
5258 """""""
5259
5260 ::
5261
5262       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5263
5264 Overview:
5265 """""""""
5266
5267 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5268 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5269 equal, it tries to store a new value into the memory.
5270
5271 Arguments:
5272 """"""""""
5273
5274 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5275 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5276 address, and a new value to place at that address if the compared values
5277 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5278 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5279 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5280 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5281 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5282 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5283 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5284
5285 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5286 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5287 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5288 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5289 ``release`` or ``acq_rel``.
5290
5291 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5292 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5293 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5294 respect to all other code in the system.
5295
5296 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5297 equal to the size in memory of the operand.
5298
5299 Semantics:
5300 """"""""""
5301
5302 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5303 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5304 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5305 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5306
5307 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5308 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5309 matched.
5310
5311 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5312 if the value loaded equals ``cmp``.
5313
5314 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5315 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5316 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5317
5318 Example:
5319 """"""""
5320
5321 .. code-block:: llvm
5322
5323     entry:
5324       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5325       br label %loop
5326
5327     loop:
5328       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5329       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5330       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5331       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5332       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5333       br i1 %success, label %done, label %loop
5334
5335     done:
5336       ...
5337
5338 .. _i_atomicrmw:
5339
5340 '``atomicrmw``' Instruction
5341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5342
5343 Syntax:
5344 """""""
5345
5346 ::
5347
5348       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5349
5350 Overview:
5351 """""""""
5352
5353 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5354
5355 Arguments:
5356 """"""""""
5357
5358 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5359 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5360 operation. The operation must be one of the following keywords:
5361
5362 -  xchg
5363 -  add
5364 -  sub
5365 -  and
5366 -  nand
5367 -  or
5368 -  xor
5369 -  max
5370 -  min
5371 -  umax
5372 -  umin
5373
5374 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5375 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5376 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5377 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5378 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5379 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5380 operations <volatile>`.
5381
5382 Semantics:
5383 """"""""""
5384
5385 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5386 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5387 value at the location is returned. The modification is specified by the
5388 operation argument:
5389
5390 -  xchg: ``*ptr = val``
5391 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5392 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5393 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5394 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5395 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5396 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5397 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5398 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5399 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5400    comparison)
5401 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5402    comparison)
5403
5404 Example:
5405 """"""""
5406
5407 .. code-block:: llvm
5408
5409       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5410
5411 .. _i_getelementptr:
5412
5413 '``getelementptr``' Instruction
5414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5415
5416 Syntax:
5417 """""""
5418
5419 ::
5420
5421       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5422       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5423       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5424
5425 Overview:
5426 """""""""
5427
5428 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5429 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5430 address calculation only and does not access memory.
5431
5432 Arguments:
5433 """"""""""
5434
5435 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5436 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5437 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5438 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5439 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5440 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5441 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5442 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5443 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5444 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5445 would require loading the pointer before continuing calculation.
5446
5447 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5448 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5449 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5450 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5451 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5452 required to be constant. These integers are treated as signed values
5453 where relevant.
5454
5455 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5456 to LLVM:
5457
5458 .. code-block:: c
5459
5460     struct RT {
5461       char A;
5462       int B[10][20];
5463       char C;
5464     };
5465     struct ST {
5466       int X;
5467       double Y;
5468       struct RT Z;
5469     };
5470
5471     int *foo(struct ST *s) {
5472       return &s[1].Z.B[5][13];
5473     }
5474
5475 The LLVM code generated by Clang is:
5476
5477 .. code-block:: llvm
5478
5479     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5480     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5481
5482     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5483     entry:
5484       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5485       ret i32* %arrayidx
5486     }
5487
5488 Semantics:
5489 """"""""""
5490
5491 In the example above, the first index is indexing into the
5492 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5493 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5494 indexes into the third element of the structure, yielding a
5495 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5496 structure. The third index indexes into the second element of the
5497 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5498 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5499 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5500 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5501
5502 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5503 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5504 for the given testcase is equivalent to:
5505
5506 .. code-block:: llvm
5507
5508     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5509       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5510       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5511       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5512       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5513       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5514       ret i32* %t5
5515     }
5516
5517 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5518 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5519 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5520 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5521 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5522 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5523 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5524 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5525 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5526 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5527
5528 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5529 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5530 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5531 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5532 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5533 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5534 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5535 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5536 information.
5537
5538 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5539 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5540
5541 Example:
5542 """"""""
5543
5544 .. code-block:: llvm
5545
5546         ; yields [12 x i8]*:aptr
5547         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5548         ; yields i8*:vptr
5549         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5550         ; yields i8*:eptr
5551         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5552         ; yields i32*:iptr
5553         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5554
5555 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5556 must be a vector with the same number of elements. For example:
5557
5558 .. code-block:: llvm
5559
5560      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5561
5562 Conversion Operations
5563 ---------------------
5564
5565 The instructions in this category are the conversion instructions
5566 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5567 various bit conversions on the operand.
5568
5569 '``trunc .. to``' Instruction
5570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5571
5572 Syntax:
5573 """""""
5574
5575 ::
5576
5577       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5578
5579 Overview:
5580 """""""""
5581
5582 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5583
5584 Arguments:
5585 """"""""""
5586
5587 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5588 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5589 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5590 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5591 types are not allowed.
5592
5593 Semantics:
5594 """"""""""
5595
5596 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5597 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5598 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5599 It will always truncate bits.
5600
5601 Example:
5602 """"""""
5603
5604 .. code-block:: llvm
5605
5606       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5607       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5608       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5609       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5610
5611 '``zext .. to``' Instruction
5612 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5613
5614 Syntax:
5615 """""""
5616
5617 ::
5618
5619       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5620
5621 Overview:
5622 """""""""
5623
5624 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5625
5626 Arguments:
5627 """"""""""
5628
5629 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5630 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5631 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5632 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5633
5634 Semantics:
5635 """"""""""
5636
5637 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5638 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5639
5640 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5641
5642 Example:
5643 """"""""
5644
5645 .. code-block:: llvm
5646
5647       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5648       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5649       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5650
5651 '``sext .. to``' Instruction
5652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5653
5654 Syntax:
5655 """""""
5656
5657 ::
5658
5659       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5660
5661 Overview:
5662 """""""""
5663
5664 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5665
5666 Arguments:
5667 """"""""""
5668
5669 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5670 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5671 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5672 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5673
5674 Semantics:
5675 """"""""""
5676
5677 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5678 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5679 of the type ``ty2``.
5680
5681 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5682
5683 Example:
5684 """"""""
5685
5686 .. code-block:: llvm
5687
5688       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5689       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5690       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5691
5692 '``fptrunc .. to``' Instruction
5693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5694
5695 Syntax:
5696 """""""
5697
5698 ::
5699
5700       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5701
5702 Overview:
5703 """""""""
5704
5705 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5706
5707 Arguments:
5708 """"""""""
5709
5710 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5711 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5712 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5713 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5714
5715 Semantics:
5716 """"""""""
5717
5718 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5719 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5720 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5721 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5722
5723 Example:
5724 """"""""
5725
5726 .. code-block:: llvm
5727
5728       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5729       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5730
5731 '``fpext .. to``' Instruction
5732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5733
5734 Syntax:
5735 """""""
5736
5737 ::
5738
5739       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5740
5741 Overview:
5742 """""""""
5743
5744 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5745 point value.
5746
5747 Arguments:
5748 """"""""""
5749
5750 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5751 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5752 to. The source type must be smaller than the destination type.
5753
5754 Semantics:
5755 """"""""""
5756
5757 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5758 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5759 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5760 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5761 *no-op cast* for a floating point cast.
5762
5763 Example:
5764 """"""""
5765
5766 .. code-block:: llvm
5767
5768       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5769       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5770
5771 '``fptoui .. to``' Instruction
5772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5773
5774 Syntax:
5775 """""""
5776
5777 ::
5778
5779       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5780
5781 Overview:
5782 """""""""
5783
5784 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5785 integer equivalent of type ``ty2``.
5786
5787 Arguments:
5788 """"""""""
5789
5790 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5791 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5792 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5793 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5794 type with the same number of elements as ``ty``
5795
5796 Semantics:
5797 """"""""""
5798
5799 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5800 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5801 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5802 are undefined.
5803
5804 Example:
5805 """"""""
5806
5807 .. code-block:: llvm
5808
5809       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5810       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5811       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5812
5813 '``fptosi .. to``' Instruction
5814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5815
5816 Syntax:
5817 """""""
5818
5819 ::
5820
5821       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5822
5823 Overview:
5824 """""""""
5825
5826 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5827 ``value`` to type ``ty2``.
5828
5829 Arguments:
5830 """"""""""
5831
5832 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5833 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5834 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5835 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5836 type with the same number of elements as ``ty``
5837
5838 Semantics:
5839 """"""""""
5840
5841 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5842 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5843 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5844 are undefined.
5845
5846 Example:
5847 """"""""
5848
5849 .. code-block:: llvm
5850
5851       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5852       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5853       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5854
5855 '``uitofp .. to``' Instruction
5856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5857
5858 Syntax:
5859 """""""
5860
5861 ::
5862
5863       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5864
5865 Overview:
5866 """""""""
5867
5868 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5869 and converts that value to the ``ty2`` type.
5870
5871 Arguments:
5872 """"""""""
5873
5874 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5875 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5876 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5877 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5878 type with the same number of elements as ``ty``
5879
5880 Semantics:
5881 """"""""""
5882
5883 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5884 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5885 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5886 are undefined.
5887
5888 Example:
5889 """"""""
5890
5891 .. code-block:: llvm
5892
5893       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5894       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5895
5896 '``sitofp .. to``' Instruction
5897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5898
5899 Syntax:
5900 """""""
5901
5902 ::
5903
5904       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5905
5906 Overview:
5907 """""""""
5908
5909 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5910 converts that value to the ``ty2`` type.
5911
5912 Arguments:
5913 """"""""""
5914
5915 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5916 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5917 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5918 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5919 type with the same number of elements as ``ty``
5920
5921 Semantics:
5922 """"""""""
5923
5924 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5925 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5926 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5927 undefined.
5928
5929 Example:
5930 """"""""
5931
5932 .. code-block:: llvm
5933
5934       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5935       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5936
5937 .. _i_ptrtoint:
5938
5939 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5941
5942 Syntax:
5943 """""""
5944
5945 ::
5946
5947       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5948
5949 Overview:
5950 """""""""
5951
5952 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5953 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5954
5955 Arguments:
5956 """"""""""
5957
5958 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5959 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5960 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5961 a vector of integers type.
5962
5963 Semantics:
5964 """"""""""
5965
5966 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5967 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5968 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5969 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5970 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5971 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5972 change.
5973
5974 Example:
5975 """"""""
5976
5977 .. code-block:: llvm
5978
5979       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5980       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5981       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5982
5983 .. _i_inttoptr:
5984
5985 '``inttoptr .. to``' Instruction
5986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5987
5988 Syntax:
5989 """""""
5990
5991 ::
5992
5993       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5994
5995 Overview:
5996 """""""""
5997
5998 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5999 pointer type, ``ty2``.
6000
6001 Arguments:
6002 """"""""""
6003
6004 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6005 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6006 type.
6007
6008 Semantics:
6009 """"""""""
6010
6011 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6012 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6013 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6014 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6015 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6016 nothing is done (*no-op cast*).
6017
6018 Example:
6019 """"""""
6020
6021 .. code-block:: llvm
6022
6023       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6024       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6025       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6026       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6027
6028 .. _i_bitcast:
6029
6030 '``bitcast .. to``' Instruction
6031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6032
6033 Syntax:
6034 """""""
6035
6036 ::
6037
6038       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6039
6040 Overview:
6041 """""""""
6042
6043 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6044 changing any bits.
6045
6046 Arguments:
6047 """"""""""
6048
6049 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6050 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6051 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6052 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6053 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6054 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6055 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6056 long as they have the same size).
6057
6058 Semantics:
6059 """"""""""
6060
6061 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6062 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6063 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6064 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6065 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6066 pointers) types with the same address space through this instruction.
6067 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6068 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6069
6070 Example:
6071 """"""""
6072
6073 .. code-block:: llvm
6074
6075       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6076       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6077       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6078       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6079
6080 .. _i_addrspacecast:
6081
6082 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6084
6085 Syntax:
6086 """""""
6087
6088 ::
6089
6090       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6091
6092 Overview:
6093 """""""""
6094
6095 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6096 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6097
6098 Arguments:
6099 """"""""""
6100
6101 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6102 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6103 address space.
6104
6105 Semantics:
6106 """"""""""
6107
6108 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6109 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6110 value modification, depending on the target and the address space
6111 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6112 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6113 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6114 location.
6115
6116 Example:
6117 """"""""
6118
6119 .. code-block:: llvm
6120
6121       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6122       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6123       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6124
6125 .. _otherops:
6126
6127 Other Operations
6128 ----------------
6129
6130 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6131 which defy better classification.
6132
6133 .. _i_icmp:
6134
6135 '``icmp``' Instruction
6136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6137
6138 Syntax:
6139 """""""
6140
6141 ::
6142
6143       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6144
6145 Overview:
6146 """""""""
6147
6148 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6149 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6150 pointer, or pointer vector operands.
6151
6152 Arguments:
6153 """"""""""
6154
6155 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6156 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6157 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6158
6159 #. ``eq``: equal
6160 #. ``ne``: not equal
6161 #. ``ugt``: unsigned greater than
6162 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6163 #. ``ult``: unsigned less than
6164 #. ``ule``: unsigned less or equal
6165 #. ``sgt``: signed greater than
6166 #. ``sge``: signed greater or equal
6167 #. ``slt``: signed less than
6168 #. ``sle``: signed less or equal
6169
6170 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6171 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6172 must also be identical types.
6173
6174 Semantics:
6175 """"""""""
6176
6177 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6178 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6179 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6180
6181 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6182    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6183 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6184    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6185 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6186    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6187 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6188    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6189 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6190    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6191 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6192    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6193 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6194    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6195 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6196    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6197 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6198    if ``op1`` is less than ``op2``.
6199 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6200    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6201
6202 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6203 are compared as if they were integers.
6204
6205 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6206 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6207 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6208
6209 Example:
6210 """"""""
6211
6212 .. code-block:: llvm
6213
6214       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6215       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6216       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6217       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6218       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6219       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6220
6221 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6222 ``icmp`` instruction.
6223
6224 .. _i_fcmp:
6225
6226 '``fcmp``' Instruction
6227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6228
6229 Syntax:
6230 """""""
6231
6232 ::
6233
6234       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6235
6236 Overview:
6237 """""""""
6238
6239 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6240 values based on comparison of its operands.
6241
6242 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6243 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6244
6245 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6246 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6247 compared.
6248
6249 Arguments:
6250 """"""""""
6251
6252 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6253 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6254 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6255
6256 #. ``false``: no comparison, always returns false
6257 #. ``oeq``: ordered and equal
6258 #. ``ogt``: ordered and greater than
6259 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6260 #. ``olt``: ordered and less than
6261 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6262 #. ``one``: ordered and not equal
6263 #. ``ord``: ordered (no nans)
6264 #. ``ueq``: unordered or equal
6265 #. ``ugt``: unordered or greater than
6266 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6267 #. ``ult``: unordered or less than
6268 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6269 #. ``une``: unordered or not equal
6270 #. ``uno``: unordered (either nans)
6271 #. ``true``: no comparison, always returns true
6272
6273 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6274 that either operand may be a QNAN.
6275
6276 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6277 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6278 type. They must have identical types.
6279
6280 Semantics:
6281 """"""""""
6282
6283 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6284 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6285 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6286 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6287
6288 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6289 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6290    is equal to ``op2``.
6291 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6292    is greater than ``op2``.
6293 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6294    is greater than or equal to ``op2``.
6295 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6296    is less than ``op2``.
6297 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6298    is less than or equal to ``op2``.
6299 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6300    is not equal to ``op2``.
6301 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6302 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6303    equal to ``op2``.
6304 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6305    greater than ``op2``.
6306 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6307    greater than or equal to ``op2``.
6308 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6309    less than ``op2``.
6310 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6311    less than or equal to ``op2``.
6312 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6313    not equal to ``op2``.
6314 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6315 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6316
6317 Example:
6318 """"""""
6319
6320 .. code-block:: llvm
6321
6322       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6323       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6324       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6325       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6326
6327 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6328 ``fcmp`` instruction.
6329
6330 .. _i_phi:
6331
6332 '``phi``' Instruction
6333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6334
6335 Syntax:
6336 """""""
6337
6338 ::
6339
6340       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6341
6342 Overview:
6343 """""""""
6344
6345 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6346 graph representing the function.
6347
6348 Arguments:
6349 """"""""""
6350
6351 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6352 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6353 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6354 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6355 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6356 label arguments.
6357
6358 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6359 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6360 block.
6361
6362 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6363 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6364 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6365 instruction's return value on the same edge).
6366
6367 Semantics:
6368 """"""""""
6369
6370 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6371 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6372 executed just prior to the current block.
6373
6374 Example:
6375 """"""""
6376
6377 .. code-block:: llvm
6378
6379     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6380       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6381       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6382       br label %Loop
6383
6384 .. _i_select:
6385
6386 '``select``' Instruction
6387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6388
6389 Syntax:
6390 """""""
6391
6392 ::
6393
6394       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6395
6396       selty is either i1 or {<N x i1>}
6397
6398 Overview:
6399 """""""""
6400
6401 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6402 condition, without IR-level branching.
6403
6404 Arguments:
6405 """"""""""
6406
6407 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6408 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6409 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6410 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6411 elements.
6412
6413 Semantics:
6414 """"""""""
6415
6416 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6417 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6418 argument.
6419
6420 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6421 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6422
6423 Example:
6424 """"""""
6425
6426 .. code-block:: llvm
6427
6428       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6429
6430 .. _i_call:
6431
6432 '``call``' Instruction
6433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6434
6435 Syntax:
6436 """""""
6437
6438 ::
6439
6440       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6441
6442 Overview:
6443 """""""""
6444
6445 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6446
6447 Arguments:
6448 """"""""""
6449
6450 This instruction requires several arguments:
6451
6452 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6453    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6454    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6455    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6456    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6457
6458    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6459       recursive cycle in the call graph.
6460    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6461       forwarded in place.
6462
6463    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6464    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6465    rules:
6466
6467    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6468      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6469    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6470      produced by the call or void.
6471    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6472      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6473      in address space.
6474    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6475    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6476      returned, and inalloca, must match.
6477
6478    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6479    the following conditions are met:
6480
6481    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6482    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6483       uses value of call or is void).
6484    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6485       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6486    -  `Platform-specific constraints are
6487       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6488
6489 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6490    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6491    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6492    calling convention of the call must match the calling convention of
6493    the target function, or else the behavior is undefined.
6494 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6495    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6496    are valid here.
6497 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6498    type of the return value. Functions that return no value are marked
6499    ``void``.
6500 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6501    being invoked. The argument types must match the types implied by
6502    this signature. This type can be omitted if the function is not
6503    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6504    function.
6505 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6506    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6507    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6508    to function value.
6509 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6510    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6511    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6512    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6513    extra arguments can be specified.
6514 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6515    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6516    attributes are valid here.
6517
6518 Semantics:
6519 """"""""""
6520
6521 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6522 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6523 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6524 flow continues with the instruction after the function call, and the
6525 return value of the function is bound to the result argument.
6526
6527 Example:
6528 """"""""
6529
6530 .. code-block:: llvm
6531
6532       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6533       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6534       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6535       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6536       call void %foo(i8 97 signext)
6537
6538       %struct.A = type { i32, i8 }
6539       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6540       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6541       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6542       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6543       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6544
6545 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6546 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6547 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6548 This is something we'd like to change in the future to provide better
6549 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6550
6551 .. _i_va_arg:
6552
6553 '``va_arg``' Instruction
6554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6555
6556 Syntax:
6557 """""""
6558
6559 ::
6560
6561       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6562
6563 Overview:
6564 """""""""
6565
6566 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6567 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6568 the ``va_arg`` macro in C.
6569
6570 Arguments:
6571 """"""""""
6572
6573 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6574 argument. It returns a value of the specified argument type and
6575 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6576 type of ``va_list`` is target specific.
6577
6578 Semantics:
6579 """"""""""
6580
6581 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6582 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6583 the next argument. For more information, see the variable argument
6584 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6585
6586 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6587 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6588 function.
6589
6590 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6591 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6592
6593 Example:
6594 """"""""
6595
6596 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6597
6598 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6599 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6600 types on any target.
6601
6602 .. _i_landingpad:
6603
6604 '``landingpad``' Instruction
6605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6606
6607 Syntax:
6608 """""""
6609
6610 ::
6611
6612       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6613       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6614
6615       <clause> := catch <type> <value>
6616       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6617
6618 Overview:
6619 """""""""
6620
6621 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6622 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6623 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6624 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6625 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6626 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6627
6628 Arguments:
6629 """"""""""
6630
6631 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6632 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6633 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6634
6635 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6636 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6637 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6638 clause takes an array constant as its argument. Use
6639 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6640 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6641 the ``cleanup`` flag.
6642
6643 Semantics:
6644 """"""""""
6645
6646 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6647 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6648 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6649 calling conventions, how the personality function results are
6650 represented in LLVM IR is target specific.
6651
6652 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6653 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6654 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6655 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6656 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6657 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6658 unwinding continues further up the call stack.
6659
6660 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6661
6662 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6663    of an '``invoke``' instruction.
6664 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6665    first non-PHI instruction.
6666 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6667    pad block.
6668 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6669    '``landingpad``' instruction.
6670 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6671    personality function.
6672
6673 Example:
6674 """"""""
6675
6676 .. code-block:: llvm
6677
6678       ;; A landing pad which can catch an integer.
6679       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6680                catch i8** @_ZTIi
6681       ;; A landing pad that is a cleanup.
6682       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6683                cleanup
6684       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6685       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6686                catch i8** @_ZTIi
6687                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6688
6689 .. _intrinsics:
6690
6691 Intrinsic Functions
6692 ===================
6693
6694 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6695 have well known names and semantics and are required to follow certain
6696 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6697 for the LLVM language that does not require changing all of the
6698 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6699 reader/writer, the parser, etc...).
6700
6701 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6702 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6703 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6704 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6705 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6706 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6707 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6708 are added that they be documented here.
6709
6710 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6711 represents a family of functions that perform the same operation but on
6712 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6713 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6714 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6715 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6716 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6717 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6718 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6719 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6720 argument or the result.
6721
6722 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6723 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6724 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6725 whose type is matched against another type do not. For example, the
6726 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6727 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6728 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6729 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6730 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6731 type is matched against the return type, it does not require its own
6732 name suffix.
6733
6734 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6735 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6736
6737 .. _int_varargs:
6738
6739 Variable Argument Handling Intrinsics
6740 -------------------------------------
6741
6742 Variable argument support is defined in LLVM with the
6743 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6744 functions. These functions are related to the similarly named macros
6745 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6746
6747 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6748 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6749 does not define what this type is, so all transformations should be
6750 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6751
6752 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6753 variable argument handling intrinsic functions are used.
6754
6755 .. code-block:: llvm
6756
6757     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6758       ; Initialize variable argument processing
6759       %ap = alloca i8*
6760       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6761       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6762
6763       ; Read a single integer argument
6764       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6765
6766       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6767       %aq = alloca i8*
6768       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6769       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6770       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6771
6772       ; Stop processing of arguments.
6773       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6774       ret i32 %tmp
6775     }
6776
6777     declare void @llvm.va_start(i8*)
6778     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6779     declare void @llvm.va_end(i8*)
6780
6781 .. _int_va_start:
6782
6783 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6785
6786 Syntax:
6787 """""""
6788
6789 ::
6790
6791       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6792
6793 Overview:
6794 """""""""
6795
6796 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6797 subsequent use by ``va_arg``.
6798
6799 Arguments:
6800 """"""""""
6801
6802 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6803
6804 Semantics:
6805 """"""""""
6806
6807 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6808 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6809 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6810 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6811 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6812 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6813 that out.
6814
6815 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6817
6818 Syntax:
6819 """""""
6820
6821 ::
6822
6823       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6824
6825 Overview:
6826 """""""""
6827
6828 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6829 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6830
6831 Arguments:
6832 """"""""""
6833
6834 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6835
6836 Semantics:
6837 """"""""""
6838
6839 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6840 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6841 element to which the argument points. Calls to
6842 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6843 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6844 ``llvm.va_end``.
6845
6846 .. _int_va_copy:
6847
6848 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6850
6851 Syntax:
6852 """""""
6853
6854 ::
6855
6856       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6857
6858 Overview:
6859 """""""""
6860
6861 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6862 from the source argument list to the destination argument list.
6863
6864 Arguments:
6865 """"""""""
6866
6867 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6868 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6869
6870 Semantics:
6871 """"""""""
6872
6873 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6874 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6875 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6876 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6877 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6878
6879 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6880 --------------------------------------
6881
6882 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6883 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6884 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6885 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6886 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6887 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6888 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6889 details, see `Accurate Garbage Collection with
6890 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6891
6892 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6893 address space (address space zero).
6894
6895 .. _int_gcroot:
6896
6897 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6899
6900 Syntax:
6901 """""""
6902
6903 ::
6904
6905       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6906
6907 Overview:
6908 """""""""
6909
6910 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6911 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6912
6913 Arguments:
6914 """"""""""
6915
6916 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6917 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6918 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6919 root.
6920
6921 Semantics:
6922 """"""""""
6923
6924 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6925 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6926 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6927 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6928 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6929
6930 .. _int_gcread:
6931
6932 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6933 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6934
6935 Syntax:
6936 """""""
6937
6938 ::
6939
6940       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6941
6942 Overview:
6943 """""""""
6944
6945 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6946 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6947 barriers.
6948
6949 Arguments:
6950 """"""""""
6951
6952 The second argument is the address to read from, which should be an
6953 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6954 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6955 runtime (otherwise null).
6956
6957 Semantics:
6958 """"""""""
6959
6960 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6961 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6962 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6963 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6964 algorithm <gc>`.
6965
6966 .. _int_gcwrite:
6967
6968 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6970
6971 Syntax:
6972 """""""
6973
6974 ::
6975
6976       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6977
6978 Overview:
6979 """""""""
6980
6981 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6982 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6983 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6984
6985 Arguments:
6986 """"""""""
6987
6988 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6989 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6990 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6991 object, Obj may be null.
6992
6993 Semantics:
6994 """"""""""
6995
6996 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6997 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6998 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6999 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7000 algorithm <gc>`.
7001
7002 Code Generator Intrinsics
7003 -------------------------
7004
7005 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7006 may only be implemented with code generator support.
7007
7008 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7010
7011 Syntax:
7012 """""""
7013
7014 ::
7015
7016       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7017
7018 Overview:
7019 """""""""
7020
7021 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7022 target-specific value indicating the return address of the current
7023 function or one of its callers.
7024
7025 Arguments:
7026 """"""""""
7027
7028 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7029 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7030 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7031 value.
7032
7033 Semantics:
7034 """"""""""
7035
7036 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7037 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7038 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7039 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7040 used for debugging purposes.
7041
7042 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7043 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7044 of the obvious source-language caller.
7045
7046 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7048
7049 Syntax:
7050 """""""
7051
7052 ::
7053
7054       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7055
7056 Overview:
7057 """""""""
7058
7059 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7060 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7061
7062 Arguments:
7063 """"""""""
7064
7065 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7066 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7067 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7068 value.
7069
7070 Semantics:
7071 """"""""""
7072
7073 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7074 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7075 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7076 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7077 used for debugging purposes.
7078
7079 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7080 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7081 of the obvious source-language caller.
7082
7083 .. _int_read_register:
7084 .. _int_write_register:
7085
7086 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7088
7089 Syntax:
7090 """""""
7091
7092 ::
7093
7094       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7095       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7096       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7097       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7098       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
7099
7100 Overview:
7101 """""""""
7102
7103 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7104 provides access to the named register. The register must be valid on
7105 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7106 with the register being read.
7107
7108 Semantics:
7109 """"""""""
7110
7111 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7112 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7113 the current value of the register, where possible.
7114
7115 This is useful to implement named register global variables that need
7116 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7117 bare-metal programs including OS kernels.
7118
7119 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7120 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7121 allocatable registers are not supported.
7122
7123 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7124 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7125 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7126 registers.
7127
7128 .. _int_stacksave:
7129
7130 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7132
7133 Syntax:
7134 """""""
7135
7136 ::
7137
7138       declare i8* @llvm.stacksave()
7139
7140 Overview:
7141 """""""""
7142
7143 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7144 of the function stack, for use with
7145 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7146 implementing language features like scoped automatic variable sized
7147 arrays in C99.
7148
7149 Semantics:
7150 """"""""""
7151
7152 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7153 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7154 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7155 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7156 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7157 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7158 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7159
7160 .. _int_stackrestore:
7161
7162 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7164
7165 Syntax:
7166 """""""
7167
7168 ::
7169
7170       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7171
7172 Overview:
7173 """""""""
7174
7175 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7176 the function stack to the state it was in when the corresponding
7177 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7178 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7179 sized arrays in C99.
7180
7181 Semantics:
7182 """"""""""
7183
7184 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7185
7186 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7188
7189 Syntax:
7190 """""""
7191
7192 ::
7193
7194       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7195
7196 Overview:
7197 """""""""
7198
7199 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7200 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7201 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7202 its performance characteristics.
7203
7204 Arguments:
7205 """"""""""
7206
7207 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7208 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7209 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7210 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7211 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7212 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7213 arguments must be constant integers.
7214
7215 Semantics:
7216 """"""""""
7217
7218 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7219 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7220 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7221 the processor cache for better performance.
7222
7223 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7225
7226 Syntax:
7227 """""""
7228
7229 ::
7230
7231       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7232
7233 Overview:
7234 """""""""
7235
7236 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7237 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7238 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7239 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7240 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7241 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7242 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7243 allow correlations of simulation runs.
7244
7245 Arguments:
7246 """"""""""
7247
7248 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7249
7250 Semantics:
7251 """"""""""
7252
7253 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7254 that do not support this intrinsic may ignore it.
7255
7256 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7258
7259 Syntax:
7260 """""""
7261
7262 ::
7263
7264       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7265
7266 Overview:
7267 """""""""
7268
7269 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7270 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7271 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7272 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7273 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7274 timings.
7275
7276 Semantics:
7277 """"""""""
7278
7279 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7280 memory. Implementations are allowed to either return a application
7281 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7282 is lowered to a constant 0.
7283
7284 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7285 running at and the host platform.
7286
7287 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7289
7290 Syntax:
7291 """""""
7292
7293 ::
7294
7295       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7296
7297 Overview:
7298 """""""""
7299
7300 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7301 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7302 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7303 flushes the instruction cache.
7304
7305 Semantics:
7306 """"""""""
7307
7308 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7309 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7310 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7311 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7312 privileges.
7313
7314 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7315 time library.
7316
7317 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7318 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7319
7320 Standard C Library Intrinsics
7321 -----------------------------
7322
7323 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7324 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7325 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7326 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7327
7328 .. _int_memcpy:
7329
7330 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7332
7333 Syntax:
7334 """""""
7335
7336 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7337 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7338 support all bit widths however.
7339
7340 ::
7341
7342       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7343                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7344       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7345                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7346
7347 Overview:
7348 """""""""
7349
7350 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7351 source location to the destination location.
7352
7353 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7354 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7355 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7356
7357 Arguments:
7358 """"""""""
7359
7360 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7361 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7362 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7363 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7364 boolean indicating a volatile access.
7365
7366 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7367 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7368 are aligned to that boundary.
7369
7370 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7371 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7372 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7373
7374 Semantics:
7375 """"""""""
7376
7377 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7378 source location to the destination location, which are not allowed to
7379 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7380 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7381 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7382
7383 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7385
7386 Syntax:
7387 """""""
7388
7389 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7390 bit width and for different address space. Not all targets support all
7391 bit widths however.
7392
7393 ::
7394
7395       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7396                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7397       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7398                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7399
7400 Overview:
7401 """""""""
7402
7403 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7404 source location to the destination location. It is similar to the
7405 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7406 overlap.
7407
7408 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7409 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7410 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7411
7412 Arguments:
7413 """"""""""
7414
7415 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7416 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7417 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7418 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7419 boolean indicating a volatile access.
7420
7421 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7422 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7423 aligned to that boundary.
7424
7425 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7426 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7427 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7428
7429 Semantics:
7430 """"""""""
7431
7432 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7433 source location to the destination location, which may overlap. It
7434 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7435 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7436 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7437
7438 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7440
7441 Syntax:
7442 """""""
7443
7444 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7445 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7446 support all bit widths.
7447
7448 ::
7449
7450       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7451                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7452       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7453                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7454
7455 Overview:
7456 """""""""
7457
7458 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7459 particular byte value.
7460
7461 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7462 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7463 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7464
7465 Arguments:
7466 """"""""""
7467
7468 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7469 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7470 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7471 argument is the known alignment of the destination location.
7472
7473 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7474 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7475 that boundary.
7476
7477 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7478 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7479 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7480
7481 Semantics:
7482 """"""""""
7483
7484 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7485 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7486 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7487 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7488
7489 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7491
7492 Syntax:
7493 """""""
7494
7495 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7496 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7497 all types however.
7498
7499 ::
7500
7501       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7502       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7503       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7504       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7505       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7506
7507 Overview:
7508 """""""""
7509
7510 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7511 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7512 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7513 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7514 because there is no need to worry about errno being set).
7515 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7516
7517 Arguments:
7518 """"""""""
7519
7520 The argument and return value are floating point numbers of the same
7521 type.
7522
7523 Semantics:
7524 """"""""""
7525
7526 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7527 nonnegative floating point number.
7528
7529 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7531
7532 Syntax:
7533 """""""
7534
7535 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7536 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7537 all types however.
7538
7539 ::
7540
7541       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7542       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7543       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7544       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7545       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7546
7547 Overview:
7548 """""""""
7549
7550 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7551 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7552 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7553 used, the second argument remains a scalar integer value.
7554
7555 Arguments:
7556 """"""""""
7557
7558 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7559 raise to that power.
7560
7561 Semantics:
7562 """"""""""
7563
7564 This function returns the first value raised to the second power with an
7565 unspecified sequence of rounding operations.
7566
7567 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7569
7570 Syntax:
7571 """""""
7572
7573 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7574 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7575 all types however.
7576
7577 ::
7578
7579       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7580       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7581       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7582       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7583       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7584
7585 Overview:
7586 """""""""
7587
7588 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7589
7590 Arguments:
7591 """"""""""
7592
7593 The argument and return value are floating point numbers of the same
7594 type.
7595
7596 Semantics:
7597 """"""""""
7598
7599 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7600 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7601 conditions in the same way.
7602
7603 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7605
7606 Syntax:
7607 """""""
7608
7609 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7610 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7611 all types however.
7612
7613 ::
7614
7615       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7616       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7617       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7618       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7619       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7620
7621 Overview:
7622 """""""""
7623
7624 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7625
7626 Arguments:
7627 """"""""""
7628
7629 The argument and return value are floating point numbers of the same
7630 type.
7631
7632 Semantics:
7633 """"""""""
7634
7635 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7636 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7637 conditions in the same way.
7638
7639 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7641
7642 Syntax:
7643 """""""
7644
7645 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7646 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7647 all types however.
7648
7649 ::
7650
7651       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7652       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7653       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7654       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7655       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7656
7657 Overview:
7658 """""""""
7659
7660 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7661 specified (positive or negative) power.
7662
7663 Arguments:
7664 """"""""""
7665
7666 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7667 to raise to that power.
7668
7669 Semantics:
7670 """"""""""
7671
7672 This function returns the first value raised to the second power,
7673 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7674 handles error conditions in the same way.
7675
7676 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7678
7679 Syntax:
7680 """""""
7681
7682 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7683 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7684 all types however.
7685
7686 ::
7687
7688       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7689       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7690       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7691       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7692       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7693
7694 Overview:
7695 """""""""
7696
7697 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7698
7699 Arguments:
7700 """"""""""
7701
7702 The argument and return value are floating point numbers of the same
7703 type.
7704
7705 Semantics:
7706 """"""""""
7707
7708 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7709 would, and handles error conditions in the same way.
7710
7711 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7712 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7713
7714 Syntax:
7715 """""""
7716
7717 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7718 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7719 all types however.
7720
7721 ::
7722
7723       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7724       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7725       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7726       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7727       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7728
7729 Overview:
7730 """""""""
7731
7732 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7733
7734 Arguments:
7735 """"""""""
7736
7737 The argument and return value are floating point numbers of the same
7738 type.
7739
7740 Semantics:
7741 """"""""""
7742
7743 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7744 would, and handles error conditions in the same way.
7745
7746 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7748
7749 Syntax:
7750 """""""
7751
7752 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7753 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7754 all types however.
7755
7756 ::
7757
7758       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7759       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7760       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7761       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7762       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7763
7764 Overview:
7765 """""""""
7766
7767 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7768
7769 Arguments:
7770 """"""""""
7771
7772 The argument and return value are floating point numbers of the same
7773 type.
7774
7775 Semantics:
7776 """"""""""
7777
7778 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7779 would, and handles error conditions in the same way.
7780
7781 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7783
7784 Syntax:
7785 """""""
7786
7787 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7788 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7789 all types however.
7790
7791 ::
7792
7793       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7794       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7795       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7796       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7797       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7798
7799 Overview:
7800 """""""""
7801
7802 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7803
7804 Arguments:
7805 """"""""""
7806
7807 The argument and return value are floating point numbers of the same
7808 type.
7809
7810 Semantics:
7811 """"""""""
7812
7813 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7814 would, and handles error conditions in the same way.
7815
7816 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7818
7819 Syntax:
7820 """""""
7821
7822 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7823 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7824 all types however.
7825
7826 ::
7827
7828       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7829       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7830       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7831       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7832       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7833
7834 Overview:
7835 """""""""
7836
7837 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7838
7839 Arguments:
7840 """"""""""
7841
7842 The argument and return value are floating point numbers of the same
7843 type.
7844
7845 Semantics:
7846 """"""""""
7847
7848 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7849 would, and handles error conditions in the same way.
7850
7851 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7853
7854 Syntax:
7855 """""""
7856
7857 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7858 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7859 all types however.
7860
7861 ::
7862
7863       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7864       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7865       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7866       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7867       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7868
7869 Overview:
7870 """""""""
7871
7872 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7873 operation.
7874
7875 Arguments:
7876 """"""""""
7877
7878 The argument and return value are floating point numbers of the same
7879 type.
7880
7881 Semantics:
7882 """"""""""
7883
7884 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7885 would, and does not set errno.
7886
7887 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7889
7890 Syntax:
7891 """""""
7892
7893 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7894 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7895 all types however.
7896
7897 ::
7898
7899       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7900       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7901       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7902       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7903       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7904
7905 Overview:
7906 """""""""
7907
7908 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7909 operand.
7910
7911 Arguments:
7912 """"""""""
7913
7914 The argument and return value are floating point numbers of the same
7915 type.
7916
7917 Semantics:
7918 """"""""""
7919
7920 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7921 would, and handles error conditions in the same way.
7922
7923 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7925
7926 Syntax:
7927 """""""
7928
7929 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7930 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7931 all types however.
7932
7933 ::
7934
7935       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7936       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7937       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7938       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7939       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7940
7941 Overview:
7942 """""""""
7943
7944 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7945 first operand and the sign of the second operand.
7946
7947 Arguments:
7948 """"""""""
7949
7950 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7951 type.
7952
7953 Semantics:
7954 """"""""""
7955
7956 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7957 functions would, and handles error conditions in the same way.
7958
7959 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7961
7962 Syntax:
7963 """""""
7964
7965 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7966 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7967 all types however.
7968
7969 ::
7970
7971       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7972       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7973       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7974       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7975       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7976
7977 Overview:
7978 """""""""
7979
7980 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7981
7982 Arguments:
7983 """"""""""
7984
7985 The argument and return value are floating point numbers of the same
7986 type.
7987
7988 Semantics:
7989 """"""""""
7990
7991 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7992 would, and handles error conditions in the same way.
7993
7994 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7996
7997 Syntax:
7998 """""""
7999
8000 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8001 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8002 all types however.
8003
8004 ::
8005
8006       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8007       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8008       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8009       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8010       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8011
8012 Overview:
8013 """""""""
8014
8015 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8016
8017 Arguments:
8018 """"""""""
8019
8020 The argument and return value are floating point numbers of the same
8021 type.
8022
8023 Semantics:
8024 """"""""""
8025
8026 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8027 would, and handles error conditions in the same way.
8028
8029 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8031
8032 Syntax:
8033 """""""
8034
8035 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8036 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8037 all types however.
8038
8039 ::
8040
8041       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8042       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8043       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8044       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8045       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8046
8047 Overview:
8048 """""""""
8049
8050 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8051 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8052
8053 Arguments:
8054 """"""""""
8055
8056 The argument and return value are floating point numbers of the same
8057 type.
8058
8059 Semantics:
8060 """"""""""
8061
8062 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8063 would, and handles error conditions in the same way.
8064
8065 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8067
8068 Syntax:
8069 """""""
8070
8071 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8072 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8073 all types however.
8074
8075 ::
8076
8077       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8078       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8079       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8080       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8081       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8082
8083 Overview:
8084 """""""""
8085
8086 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8087 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8088 operand isn't an integer.
8089
8090 Arguments:
8091 """"""""""
8092
8093 The argument and return value are floating point numbers of the same
8094 type.
8095
8096 Semantics:
8097 """"""""""
8098
8099 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8100 would, and handles error conditions in the same way.
8101
8102 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8104
8105 Syntax:
8106 """""""
8107
8108 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8109 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8110 all types however.
8111
8112 ::
8113
8114       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8115       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8116       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8117       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8118       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8119
8120 Overview:
8121 """""""""
8122
8123 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8124 nearest integer.
8125
8126 Arguments:
8127 """"""""""
8128
8129 The argument and return value are floating point numbers of the same
8130 type.
8131
8132 Semantics:
8133 """"""""""
8134
8135 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8136 functions would, and handles error conditions in the same way.
8137
8138 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8140
8141 Syntax:
8142 """""""
8143
8144 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8145 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8146 all types however.
8147
8148 ::
8149
8150       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8151       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8152       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8153       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8154       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8155
8156 Overview:
8157 """""""""
8158
8159 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8160 nearest integer.
8161
8162 Arguments:
8163 """"""""""
8164
8165 The argument and return value are floating point numbers of the same
8166 type.
8167
8168 Semantics:
8169 """"""""""
8170
8171 This function returns the same values as the libm ``round``
8172 functions would, and handles error conditions in the same way.
8173
8174 Bit Manipulation Intrinsics
8175 ---------------------------
8176
8177 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8178 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8179
8180 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8182
8183 Syntax:
8184 """""""
8185
8186 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8187 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8188
8189 ::
8190
8191       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8192       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8193       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8194
8195 Overview:
8196 """""""""
8197
8198 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8199 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8200 These are useful for performing operations on data that is not in the
8201 target's native byte order.
8202
8203 Semantics:
8204 """"""""""
8205
8206 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8207 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8208 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8209 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8210 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8211 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8212 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8213 respectively).
8214
8215 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8217
8218 Syntax:
8219 """""""
8220
8221 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8222 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8223 support all bit widths or vector types, however.
8224
8225 ::
8226
8227       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8228       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8229       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8230       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8231       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8232       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8233
8234 Overview:
8235 """""""""
8236
8237 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8238 in a value.
8239
8240 Arguments:
8241 """"""""""
8242
8243 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8244 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8245 match the argument type.
8246
8247 Semantics:
8248 """"""""""
8249
8250 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8251 each element of a vector.
8252
8253 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8255
8256 Syntax:
8257 """""""
8258
8259 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8260 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8261 targets support all bit widths or vector types, however.
8262
8263 ::
8264
8265       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8266       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8267       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8268       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8269       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8270       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8271
8272 Overview:
8273 """""""""
8274
8275 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8276 leading zeros in a variable.
8277
8278 Arguments:
8279 """"""""""
8280
8281 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8282 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8283 type must match the first argument type.
8284
8285 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8286 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8287 defined result. Historically some architectures did not provide a
8288 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8289 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8290
8291 Semantics:
8292 """"""""""
8293
8294 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8295 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8296 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8297 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8298 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8299
8300 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8302
8303 Syntax:
8304 """""""
8305
8306 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8307 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8308 support all bit widths or vector types, however.
8309
8310 ::
8311
8312       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8313       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8314       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8315       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8316       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8317       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8318
8319 Overview:
8320 """""""""
8321
8322 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8323 trailing zeros.
8324
8325 Arguments:
8326 """"""""""
8327
8328 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8329 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8330 type must match the first argument type.
8331
8332 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8333 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8334 defined result. Historically some architectures did not provide a
8335 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8336 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8337
8338 Semantics:
8339 """"""""""
8340
8341 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8342 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8343 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8344 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8345 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8346
8347 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8348 -----------------------------------
8349
8350 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8351
8352 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8354
8355 Syntax:
8356 """""""
8357
8358 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8359 on any integer bit width.
8360
8361 ::
8362
8363       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8364       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8365       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8366
8367 Overview:
8368 """""""""
8369
8370 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8371 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8372 occurred during the signed summation.
8373
8374 Arguments:
8375 """"""""""
8376
8377 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8378 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8379 bit width. The second element of the result structure must be of type
8380 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8381 addition.
8382
8383 Semantics:
8384 """"""""""
8385
8386 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8387 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8388 first element of which is the signed summation, and the second element
8389 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8390 overflow.
8391
8392 Examples:
8393 """""""""
8394
8395 .. code-block:: llvm
8396
8397       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8398       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8399       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8400       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8401
8402 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8404
8405 Syntax:
8406 """""""
8407
8408 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8409 on any integer bit width.
8410
8411 ::
8412
8413       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8414       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8415       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8416
8417 Overview:
8418 """""""""
8419
8420 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8421 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8422 occurred during the unsigned summation.
8423
8424 Arguments:
8425 """"""""""
8426
8427 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8428 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8429 bit width. The second element of the result structure must be of type
8430 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8431 addition.
8432
8433 Semantics:
8434 """"""""""
8435
8436 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8437 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8438 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8439 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8440
8441 Examples:
8442 """""""""
8443
8444 .. code-block:: llvm
8445
8446       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8447       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8448       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8449       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8450
8451 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8452 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8453
8454 Syntax:
8455 """""""
8456
8457 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8458 on any integer bit width.
8459
8460 ::
8461
8462       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8463       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8464       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8465
8466 Overview:
8467 """""""""
8468
8469 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8470 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8471 overflow occurred during the signed subtraction.
8472
8473 Arguments:
8474 """"""""""
8475
8476 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8477 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8478 bit width. The second element of the result structure must be of type
8479 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8480 subtraction.
8481
8482 Semantics:
8483 """"""""""
8484
8485 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8486 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8487 first element of which is the subtraction, and the second element of
8488 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8489 overflow.
8490
8491 Examples:
8492 """""""""
8493
8494 .. code-block:: llvm
8495
8496       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8497       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8498       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8499       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8500
8501 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8503
8504 Syntax:
8505 """""""
8506
8507 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8508 on any integer bit width.
8509
8510 ::
8511
8512       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8513       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8514       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8515
8516 Overview:
8517 """""""""
8518
8519 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8520 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8521 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8522
8523 Arguments:
8524 """"""""""
8525
8526 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8527 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8528 bit width. The second element of the result structure must be of type
8529 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8530 subtraction.
8531
8532 Semantics:
8533 """"""""""
8534
8535 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8536 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8537 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8538 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8539 overflow.
8540
8541 Examples:
8542 """""""""
8543
8544 .. code-block:: llvm
8545
8546       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8547       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8548       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8549       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8550
8551 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8553
8554 Syntax:
8555 """""""
8556
8557 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8558 on any integer bit width.
8559
8560 ::
8561
8562       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8563       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8564       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8565
8566 Overview:
8567 """""""""
8568
8569 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8570 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8571 overflow occurred during the signed multiplication.
8572
8573 Arguments:
8574 """"""""""
8575
8576 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8577 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8578 bit width. The second element of the result structure must be of type
8579 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8580 multiplication.
8581
8582 Semantics:
8583 """"""""""
8584
8585 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8586 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8587 the first element of which is the multiplication, and the second element
8588 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8589 overflow.
8590
8591 Examples:
8592 """""""""
8593
8594 .. code-block:: llvm
8595
8596       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8597       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8598       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8599       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8600
8601 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8603
8604 Syntax:
8605 """""""
8606
8607 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8608 on any integer bit width.
8609
8610 ::
8611
8612       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8613       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8614       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8615
8616 Overview:
8617 """""""""
8618
8619 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8620 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8621 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8622
8623 Arguments:
8624 """"""""""
8625
8626 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8627 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8628 bit width. The second element of the result structure must be of type
8629 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8630 multiplication.
8631
8632 Semantics:
8633 """"""""""
8634
8635 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8636 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8637 the first element of which is the multiplication, and the second
8638 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8639 resulted in an overflow.
8640
8641 Examples:
8642 """""""""
8643
8644 .. code-block:: llvm
8645
8646       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8647       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8648       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8649       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8650
8651 Specialised Arithmetic Intrinsics
8652 ---------------------------------
8653
8654 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8656
8657 Syntax:
8658 """""""
8659
8660 ::
8661
8662       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8663       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8664
8665 Overview:
8666 """""""""
8667
8668 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8669 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8670 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8671 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8672 and add instructions.
8673
8674 Arguments:
8675 """"""""""
8676
8677 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8678 multiplicands, a and b, and an addend c.
8679
8680 Semantics:
8681 """"""""""
8682
8683 The expression:
8684
8685 ::
8686
8687       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8688
8689 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8690 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8691 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8692 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8693 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8694 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8695
8696 Examples:
8697 """""""""
8698
8699 .. code-block:: llvm
8700
8701       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
8702
8703 Half Precision Floating Point Intrinsics
8704 ----------------------------------------
8705
8706 For most target platforms, half precision floating point is a
8707 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8708 but does not support computation in the format.
8709
8710 This means that code must first load the half-precision floating point
8711 value as an i16, then convert it to float with
8712 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8713 then be performed on the float value (including extending to double
8714 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8715 if needed, then converted to i16 with
8716 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8717 i16 value.
8718
8719 .. _int_convert_to_fp16:
8720
8721 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8723
8724 Syntax:
8725 """""""
8726
8727 ::
8728
8729       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8730       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
8731
8732 Overview:
8733 """""""""
8734
8735 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8736 conventional floating point type to half precision floating point format.
8737
8738 Arguments:
8739 """"""""""
8740
8741 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8742 converted.
8743
8744 Semantics:
8745 """"""""""
8746
8747 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8748 conventional floating point format to half precision floating point format. The
8749 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
8750
8751 Examples:
8752 """""""""
8753
8754 .. code-block:: llvm
8755
8756       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8757       store i16 %res, i16* @x, align 2
8758
8759 .. _int_convert_from_fp16:
8760
8761 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8763
8764 Syntax:
8765 """""""
8766
8767 ::
8768
8769       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
8770       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
8771
8772 Overview:
8773 """""""""
8774
8775 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8776 conversion from half precision floating point format to single precision
8777 floating point format.
8778
8779 Arguments:
8780 """"""""""
8781
8782 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8783 converted.
8784
8785 Semantics:
8786 """"""""""
8787
8788 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8789 conversion from half single precision floating point format to single
8790 precision floating point format. The input half-float value is
8791 represented by an ``i16`` value.
8792
8793 Examples:
8794 """""""""
8795
8796 .. code-block:: llvm
8797
8798       %a = load i16* @x, align 2
8799       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8800
8801 Debugger Intrinsics
8802 -------------------
8803
8804 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8805 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8806 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8807 document.
8808
8809 Exception Handling Intrinsics
8810 -----------------------------
8811
8812 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8813 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8814 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8815
8816 .. _int_trampoline:
8817
8818 Trampoline Intrinsics
8819 ---------------------
8820
8821 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8822 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8823 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8824 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8825 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8826 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8827 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8828 extension.
8829
8830 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8831 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8832 It can be created as follows:
8833
8834 .. code-block:: llvm
8835
8836       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8837       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8838       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8839       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8840       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8841
8842 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8843 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8844
8845 .. _int_it:
8846
8847 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8849
8850 Syntax:
8851 """""""
8852
8853 ::
8854
8855       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8856
8857 Overview:
8858 """""""""
8859
8860 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8861 turning it into a trampoline.
8862
8863 Arguments:
8864 """"""""""
8865
8866 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8867 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8868 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8869 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8870 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8871 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8872 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8873 bitcast to an ``i8*``.
8874
8875 Semantics:
8876 """"""""""
8877
8878 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8879 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8880 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8881 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8882 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8883 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8884 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8885 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8886 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8887 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8888 modified, then the effect of any later call to the returned function
8889 pointer is undefined.
8890
8891 .. _int_at:
8892
8893 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8895
8896 Syntax:
8897 """""""
8898
8899 ::
8900
8901       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8902
8903 Overview:
8904 """""""""
8905
8906 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8907 a trampoline (passed as ``tramp``).
8908
8909 Arguments:
8910 """"""""""
8911
8912 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8913 code filled in by a previous call to
8914 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8915
8916 Semantics:
8917 """"""""""
8918
8919 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8920 different than the address where the trampoline is actually stored. This
8921 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8922 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8923 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8924
8925 Memory Use Markers
8926 ------------------
8927
8928 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
8929 memory objects and ranges where variables are immutable.
8930
8931 .. _int_lifestart:
8932
8933 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8935
8936 Syntax:
8937 """""""
8938
8939 ::
8940
8941       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8942
8943 Overview:
8944 """""""""
8945
8946 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8947 object's lifetime.
8948
8949 Arguments:
8950 """"""""""
8951
8952 The first argument is a constant integer representing the size of the
8953 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8954 to the object.
8955
8956 Semantics:
8957 """"""""""
8958
8959 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8960 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8961 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8962 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8963
8964 .. _int_lifeend:
8965
8966 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8968
8969 Syntax:
8970 """""""
8971
8972 ::
8973
8974       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8975
8976 Overview:
8977 """""""""
8978
8979 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8980 object's lifetime.
8981
8982 Arguments:
8983 """"""""""
8984
8985 The first argument is a constant integer representing the size of the
8986 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8987 to the object.
8988
8989 Semantics:
8990 """"""""""
8991
8992 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8993 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8994 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8995 object following this intrinsic may be removed as dead.
8996
8997 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8999
9000 Syntax:
9001 """""""
9002
9003 ::
9004
9005       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9006
9007 Overview:
9008 """""""""
9009
9010 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9011 a memory object will not change.
9012
9013 Arguments:
9014 """"""""""
9015
9016 The first argument is a constant integer representing the size of the
9017 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9018 to the object.
9019
9020 Semantics:
9021 """"""""""
9022
9023 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9024 the return value, the referenced memory location is constant and
9025 unchanging.
9026
9027 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9029
9030 Syntax:
9031 """""""
9032
9033 ::
9034
9035       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9036
9037 Overview:
9038 """""""""
9039
9040 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9041 memory object are mutable.
9042
9043 Arguments:
9044 """"""""""
9045
9046 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9047 The second argument is a constant integer representing the size of the
9048 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9049 pointer to the object.
9050
9051 Semantics:
9052 """"""""""
9053
9054 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9055
9056 General Intrinsics
9057 ------------------
9058
9059 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9060 purpose.
9061
9062 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9064
9065 Syntax:
9066 """""""
9067
9068 ::
9069
9070       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9071
9072 Overview:
9073 """""""""
9074
9075 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9076
9077 Arguments:
9078 """"""""""
9079
9080 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9081 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9082 source file name, and the last argument is the line number.
9083
9084 Semantics:
9085 """"""""""
9086
9087 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9088 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9089 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9090 ignored by code generation and optimization.
9091
9092 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9094
9095 Syntax:
9096 """""""
9097
9098 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9099 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9100 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9101 '``0``'.
9102
9103 ::
9104
9105       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9106       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9107       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9108       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9109       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9110
9111 Overview:
9112 """""""""
9113
9114 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9115
9116 Arguments:
9117 """"""""""
9118
9119 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9120 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9121 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9122 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9123
9124 Semantics:
9125 """"""""""
9126
9127 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9128 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9129 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9130 generation and optimization.
9131
9132 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9134
9135 Syntax:
9136 """""""
9137
9138 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9139 any integer bit width.
9140
9141 ::
9142
9143       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9144       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9145       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9146       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9147       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9148
9149 Overview:
9150 """""""""
9151
9152 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9153
9154 Arguments:
9155 """"""""""
9156
9157 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9158 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9159 global string which is the source file name, and the last argument is
9160 the line number. It returns the value of the first argument.
9161
9162 Semantics:
9163 """"""""""
9164
9165 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9166 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9167 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9168 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9169
9170 '``llvm.trap``' Intrinsic
9171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9172
9173 Syntax:
9174 """""""
9175
9176 ::
9177
9178       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9179
9180 Overview:
9181 """""""""
9182
9183 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9184
9185 Arguments:
9186 """"""""""
9187
9188 None.
9189
9190 Semantics:
9191 """"""""""
9192
9193 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9194 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9195 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9196
9197 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9199
9200 Syntax:
9201 """""""
9202
9203 ::
9204
9205       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9206
9207 Overview:
9208 """""""""
9209
9210 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9211
9212 Arguments:
9213 """"""""""
9214
9215 None.
9216
9217 Semantics:
9218 """"""""""
9219
9220 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9221 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9222 debugger.
9223
9224 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9226
9227 Syntax:
9228 """""""
9229
9230 ::
9231
9232       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9233
9234 Overview:
9235 """""""""
9236
9237 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9238 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9239 is placed on the stack before local variables.
9240
9241 Arguments:
9242 """"""""""
9243
9244 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9245 The first argument is the value loaded from the stack guard
9246 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9247 enough space to hold the value of the guard.
9248
9249 Semantics:
9250 """"""""""
9251
9252 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9253 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9254 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9255 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9256 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9257 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9258 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9259
9260 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9262
9263 Syntax:
9264 """""""
9265
9266 ::
9267
9268       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9269
9270 Overview:
9271 """""""""
9272
9273 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9274 created stack protector and if they are not equal calls the
9275 ``__stack_chk_fail()`` function.
9276
9277 Arguments:
9278 """"""""""
9279
9280 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9281 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9282
9283 Semantics:
9284 """"""""""
9285
9286 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9287 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9288 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9289
9290 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9291 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9292 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9293 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9294 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9295 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9296 codegen after the tail call decision has occurred.
9297
9298 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9300
9301 Syntax:
9302 """""""
9303
9304 ::
9305
9306       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9307       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9308
9309 Overview:
9310 """""""""
9311
9312 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9313 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9314 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9315 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9316 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9317 other object.
9318
9319 Arguments:
9320 """"""""""
9321
9322 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9323 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9324 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9325 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9326 only accepts constants.
9327
9328 Semantics:
9329 """"""""""
9330
9331 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9332 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9333 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9334 on the ``min`` argument).
9335
9336 '``llvm.expect``' Intrinsic
9337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9338
9339 Syntax:
9340 """""""
9341
9342 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9343 integer bit width.
9344
9345 ::
9346
9347       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9348       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9349       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9350
9351 Overview:
9352 """""""""
9353
9354 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9355 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9356
9357 Arguments:
9358 """"""""""
9359
9360 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9361 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9362 constant value, variables are not allowed.
9363
9364 Semantics:
9365 """"""""""
9366
9367 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9368
9369 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9371
9372 Syntax:
9373 """""""
9374
9375 ::
9376
9377       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9378
9379 Overview:
9380 """""""""
9381
9382 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9383 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9384
9385 Arguments:
9386 """"""""""
9387
9388 None.
9389
9390 Semantics:
9391 """"""""""
9392
9393 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9394 by codegen.
9395
9396 Stack Map Intrinsics
9397 --------------------
9398
9399 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9400 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9401 are described in :doc:`StackMaps`.