b3f97de25b4307e81981bab578055db0b3b5e393
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamcially
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
357     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variables definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliasaes can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`, an opening
639 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
640
641 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
642 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
643 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
644 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
645 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
646 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
647 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
648 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
649 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
650
651 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
652 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
653 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
654 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
655 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
656 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
657 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
658 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
659 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
660
661 The first basic block in a function is special in two ways: it is
662 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
663 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
664 the entry block of a function). Because the block can have no
665 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
666
667 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
668 target supports it, it will emit functions to the section specified.
669 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
670
671 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
672 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
673 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
674 is specified, the function is forced to have at least that much
675 alignment. All alignments must be a power of 2.
676
677 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
678 be significant and two identical functions can be merged.
679
680 Syntax::
681
682     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
683            [cconv] [ret attrs]
684            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
685            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
686            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant] { ... }
687
688 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
689 argument is of the following form
690
691 Syntax::
692
693    <type> [parameter Attrs] [name]
694
695
696 .. _langref_aliases:
697
698 Aliases
699 -------
700
701 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
702 are just a new symbol and metadata for an existing position.
703
704 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
705 constant expression.
706
707 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
708 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
709 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
710
711 Syntax::
712
713     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
714
715 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
716 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
717 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
718
719 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
720 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
721 to the same content.
722
723 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
724 some can only be checked when producing an object file:
725
726 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
727   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
728
729 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
730   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
731   object file.
732
733 * No global value in the expression can be a declaration, since that
734   would require a relocation, which is not possible.
735
736 .. _langref_comdats:
737
738 Comdats
739 -------
740
741 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
742
743 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
744 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
745 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
746 aliasee computes to, if any.
747
748 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
749 choose between keys in two different object files.
750
751 Syntax::
752
753     $<Name> = comdat SelectionKind
754
755 The selection kind must be one of the following:
756
757 ``any``
758     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
759 ``exactmatch``
760     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
761     same data.
762 ``largest``
763     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
764 ``noduplicates``
765     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
766 ``samesize``
767     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
768     same amount of data.
769
770 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
771 ``any`` as a selection kind.
772
773 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
774 the COMDAT key's section is the largest:
775
776 .. code-block:: llvm
777
778    $foo = comdat largest
779    @foo = global i32 2, comdat($foo)
780
781    define void @bar() comdat($foo) {
782      ret void
783    }
784
785 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
786 the global name:
787
788 .. code-block:: llvm
789
790   $foo = comdat any
791   @foo = global i32 2, comdat
792
793
794 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
795 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
796 and another COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
798 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
799
800 There are some restrictions on the properties of the global object.
801 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
802 targeting COFF.
803 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
804 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
805 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
806 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
807 if a collision occurs in the symbol table.
808
809 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
810 For example:
811
812 .. code-block:: llvm
813
814    $foo = comdat any
815    $bar = comdat any
816    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
817    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
818
819 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
820 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
821 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
822 sections.
823
824 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
825 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
826 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
827
828 .. _namedmetadatastructure:
829
830 Named Metadata
831 --------------
832
833 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
834 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
835 operands for a named metadata.
836
837 Syntax::
838
839     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
840     !0 = !{!"zero"}
841     !1 = !{!"one"}
842     !2 = !{!"two"}
843     ; A named metadata.
844     !name = !{!0, !1, !2}
845
846 .. _paramattrs:
847
848 Parameter Attributes
849 --------------------
850
851 The return type and each parameter of a function type may have a set of
852 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
853 used to communicate additional information about the result or
854 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
855 of the function, not of the function type, so functions with different
856 parameter attributes can have the same function type.
857
858 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
859 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
860 For example:
861
862 .. code-block:: llvm
863
864     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
865     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
866     declare signext i8 @returns_signed_char()
867
868 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
869 ``readonly``) come immediately after the argument list.
870
871 Currently, only the following parameter attributes are defined:
872
873 ``zeroext``
874     This indicates to the code generator that the parameter or return
875     value should be zero-extended to the extent required by the target's
876     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
877     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
878 ``signext``
879     This indicates to the code generator that the parameter or return
880     value should be sign-extended to the extent required by the target's
881     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
882     the callee (for a return value).
883 ``inreg``
884     This indicates that this parameter or return value should be treated
885     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
886     a function call or return (usually, by putting it in a register as
887     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
888     two different kinds of registers). Use of this attribute is
889     target-specific.
890 ``byval``
891     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
892     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
893     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
894     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
895     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
896     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
897     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
898     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
899     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
900     values.
901
902     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
903     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
904     form and the known alignment of the pointer specified to the call
905     site. If the alignment is not specified, then the code generator
906     makes a target-specific assumption.
907
908 .. _attr_inalloca:
909
910 ``inalloca``
911
912     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
913     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
914     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
915     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
916     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
917     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
918
919     An argument allocation may be used by a call at most once because
920     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
921     used in conjunction with other attributes that affect argument
922     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
923     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
924     large aggregate return values, which means that frontend authors
925     must lower them with ``sret`` pointers.
926
927     When the call site is reached, the argument allocation must have
928     been the most recent stack allocation that is still live, or the
929     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
930     space after an argument allocation and before its call site, but it
931     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
932     <int_stackrestore>`.
933
934     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
935     attribute.
936
937 ``sret``
938     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
939     structure that is the return value of the function in the source
940     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
941     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
942     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
943     the first parameter. This is not a valid attribute for return
944     values.
945
946 ``align <n>``
947     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
948     have the specified alignment.
949
950     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
951     ``byval`` attribute.
952
953 .. _noalias:
954
955 ``noalias``
956     This indicates that objects accessed via pointer values
957     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
958     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
959     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
960     also has additional semantics described below. The caller shares the
961     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
962     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
963     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
964
965     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
966     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
967
968     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
969     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
970     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
971     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
972     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
973     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
974     storage for any other object accessible to the caller.
975
976 ``nocapture``
977     This indicates that the callee does not make any copies of the
978     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
979     attribute for return values.
980
981 .. _nest:
982
983 ``nest``
984     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
985     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
986     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
987
988 ``returned``
989     This indicates that the function always returns the argument as its return
990     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
991     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
992     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
993     the callee. The parameter and the function return type must be valid
994     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
995     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``nonnull``
998     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
999     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1000     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1001     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
1002     is non-null.
1003
1004 ``dereferenceable(<n>)``
1005     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1006     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1007     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1008     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1009     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1010     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1011     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1012     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1013     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1014
1015 .. _gc:
1016
1017 Garbage Collector Names
1018 -----------------------
1019
1020 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
1021 string:
1022
1023 .. code-block:: llvm
1024
1025     define void @f() gc "name" { ... }
1026
1027 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1028 collector will cause the compiler to alter its output in order to
1029 support the named garbage collection algorithm.
1030
1031 .. _prefixdata:
1032
1033 Prefix Data
1034 -----------
1035
1036 Prefix data is data associated with a function which the code
1037 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1038 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1039 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1040 available through the function pointer while still allowing the
1041 function pointer to be called.
1042
1043 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1044 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1045 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1046 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1047 with a single ``i32``,
1048
1049 .. code-block:: llvm
1050
1051     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1052
1053 The prefix data can be referenced as,
1054
1055 .. code-block:: llvm
1056
1057     %0 = bitcast *void () @f to *i32
1058     %a = getelementptr inbounds *i32 %0, i32 -1
1059     %b = load i32* %a
1060
1061 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1062 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1063 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1064 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1065 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1066 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1067 data.
1068
1069 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1070 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1071 optimizers but will not be emitted in the object file.
1072
1073 .. _prologuedata:
1074
1075 Prologue Data
1076 -------------
1077
1078 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1079 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1080 function hot-patching and instrumentation.
1081
1082 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1083 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1084 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1085 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1086 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1087 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1088 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1089 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1090
1091 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1092 which encodes the ``nop`` instruction:
1093
1094 .. code-block:: llvm
1095
1096     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1097
1098 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1099 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1100 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1101
1102 .. code-block:: llvm
1103
1104     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1105
1106     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1107
1108 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1109 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1110 optimizers but will not be emitted in the object file.
1111
1112 .. _attrgrp:
1113
1114 Attribute Groups
1115 ----------------
1116
1117 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1118 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1119 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1120 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1121 group will capture the important command line flags used to build that file.
1122
1123 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1124 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1125 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1126 different groups are merged.
1127
1128 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1129 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1130
1131 .. code-block:: llvm
1132
1133    ; Target-independent attributes:
1134    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1135
1136    ; Target-dependent attributes:
1137    attributes #1 = { "no-sse" }
1138
1139    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1140    define void @f() #0 #1 { ... }
1141
1142 .. _fnattrs:
1143
1144 Function Attributes
1145 -------------------
1146
1147 Function attributes are set to communicate additional information about
1148 a function. Function attributes are considered to be part of the
1149 function, not of the function type, so functions with different function
1150 attributes can have the same function type.
1151
1152 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1153 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1154 example:
1155
1156 .. code-block:: llvm
1157
1158     define void @f() noinline { ... }
1159     define void @f() alwaysinline { ... }
1160     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1161     define void @f() optsize { ... }
1162
1163 ``alignstack(<n>)``
1164     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1165     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1166     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1167     parentheses.
1168 ``alwaysinline``
1169     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1170     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1171     inlining size threshold for this caller.
1172 ``builtin``
1173     This indicates that the callee function at a call site should be
1174     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1175     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1176     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1177     attribute.
1178 ``cold``
1179     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1180     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1181     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1182     weight.
1183 ``inlinehint``
1184     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1185     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1186     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1187     inliner.
1188 ``jumptable``
1189     This attribute indicates that the function should be added to a
1190     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1191     references to this function should be replaced with a reference to the
1192     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1193     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1194     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1195     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1196 ``minsize``
1197     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1198     passes make choices that keep the code size of this function as small
1199     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1200     performance in order to minimize the size of the generated code.
1201 ``naked``
1202     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1203     function. This can have very system-specific consequences.
1204 ``nobuiltin``
1205     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1206     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1207     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1208     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1209     and on function declarations and definitions.
1210 ``noduplicate``
1211     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1212     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1213     within its parent function, but may not be duplicated within
1214     its parent function.
1215
1216     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1217     be an inlining candidate, provided that the call is not
1218     duplicated by inlining. That implies that the function has
1219     internal linkage and only has one call site, so the original
1220     call is dead after inlining.
1221 ``noimplicitfloat``
1222     This attributes disables implicit floating point instructions.
1223 ``noinline``
1224     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1225     function in any situation. This attribute may not be used together
1226     with the ``alwaysinline`` attribute.
1227 ``nonlazybind``
1228     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1229     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1230     startup time if the function is not called during program startup.
1231 ``noredzone``
1232     This attribute indicates that the code generator should not use a
1233     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1234 ``noreturn``
1235     This function attribute indicates that the function never returns
1236     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1237     function ever does dynamically return.
1238 ``nounwind``
1239     This function attribute indicates that the function never returns
1240     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1241     unwind, its runtime behavior is undefined.
1242 ``optnone``
1243     This function attribute indicates that the function is not optimized
1244     by any optimization or code generator passes with the
1245     exception of interprocedural optimization passes.
1246     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1247     attribute; this attribute is also incompatible
1248     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1249
1250     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1251     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1252     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1253     candidates for inlining into the body of this function.
1254 ``optsize``
1255     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1256     passes make choices that keep the code size of this function low,
1257     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1258     long as they do not significantly impact runtime performance.
1259 ``readnone``
1260     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1261     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1262     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1263     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1264     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1265     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1266     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1267     the ``C++`` exception throwing methods.
1268
1269     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1270     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1271     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1272 ``readonly``
1273     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1274     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1275     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1276     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1277     state that may be set in the caller. A readonly function always
1278     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1279     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1280     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1281     methods.
1282
1283     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1284     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1285     the pointer points to.
1286 ``returns_twice``
1287     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1288     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1289     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1290     functions.
1291 ``sanitize_address``
1292     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1293     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1294 ``sanitize_memory``
1295     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1296     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1297 ``sanitize_thread``
1298     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1299     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1300 ``ssp``
1301     This attribute indicates that the function should emit a stack
1302     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1303     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1304     return from the function to see if it has been overwritten. A
1305     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1306     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1307
1308     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1309     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1310     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1311       ``ssp-buffer-size``.
1312
1313     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1314     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1315
1316     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1317     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1318     function will have an ``ssp`` attribute.
1319 ``sspreq``
1320     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1321     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1322     attribute.
1323
1324     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1325     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1326     The specific layout rules are:
1327
1328     #. Large arrays and structures containing large arrays
1329        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1330     #. Small arrays and structures containing small arrays
1331        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1332     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1333        protector.
1334
1335     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1336     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1337     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1338     an ``sspreq`` attribute.
1339 ``sspstrong``
1340     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1341     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1342     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1343     will enable protectors for functions with:
1344
1345     - Arrays of any size and type
1346     - Aggregates containing an array of any size and type.
1347     - Calls to alloca().
1348     - Local variables that have had their address taken.
1349
1350     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1351     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1352     The specific layout rules are:
1353
1354     #. Large arrays and structures containing large arrays
1355        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1356     #. Small arrays and structures containing small arrays
1357        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1358     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1359        protector.
1360
1361     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1362
1363     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1364     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1365     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1366 ``uwtable``
1367     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1368     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1369     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1370     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1371     units.
1372
1373 .. _moduleasm:
1374
1375 Module-Level Inline Assembly
1376 ----------------------------
1377
1378 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1379 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1380 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1381 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1382
1383 .. code-block:: llvm
1384
1385     module asm "inline asm code goes here"
1386     module asm "more can go here"
1387
1388 The strings can contain any character by escaping non-printable
1389 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1390 two digit hex code for the number.
1391
1392 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1393 assembly code is generated.
1394
1395 .. _langref_datalayout:
1396
1397 Data Layout
1398 -----------
1399
1400 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1401 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1402 simply:
1403
1404 .. code-block:: llvm
1405
1406     target datalayout = "layout specification"
1407
1408 The *layout specification* consists of a list of specifications
1409 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1410 with a letter and may include other information after the letter to
1411 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1412 as follows:
1413
1414 ``E``
1415     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1416     the bits with the most significance have the lowest address
1417     location.
1418 ``e``
1419     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1420     is, the bits with the least significance have the lowest address
1421     location.
1422 ``S<size>``
1423     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1424     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1425     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1426     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1427     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1428     alignment promotions.
1429 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1430     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1431     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1432     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1433     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1434     in the range [1,2^23).
1435 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1436     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1437     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1438 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1439     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1440     ``<size>``.
1441 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1442     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1443     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1444     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1445     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1446     targets.
1447 ``a:<abi>:<pref>``
1448     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1449 ``m:<mangling>``
1450     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1451     options are
1452
1453     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1454     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1455     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1456       symbols get a ``_`` prefix.
1457     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1458       functions also get a suffix based on the frame size.
1459 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1460     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1461     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1462     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1463     this set are considered to support most general arithmetic operations
1464     efficiently.
1465
1466 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1467 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1468 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1469
1470 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1471 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1472 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1473 specifications are given in this list:
1474
1475 -  ``E`` - big endian
1476 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1477 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1478    same as the default address space.
1479 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1480 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1481 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1482 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1483 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1484 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1485    alignment of 64-bits
1486 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1487 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1488 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1489 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1490 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1491 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1492 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1493
1494 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1495 following rules:
1496
1497 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1498    that specification is used.
1499 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1500    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1501    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1502    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1503    given the default specifications above, the i7 type will use the
1504    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1505    alignment of i64 (largest specified).
1506 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1507    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1508    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1509    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1510
1511 The function of the data layout string may not be what you expect.
1512 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1513 the code generator should use.
1514
1515 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1516 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1517 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1518 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1519 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1520 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1521 that require precise layout information, but this also prevents those
1522 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1523
1524 .. _langref_triple:
1525
1526 Target Triple
1527 -------------
1528
1529 A module may specify a target triple string that describes the target
1530 host. The syntax for the target triple is simply:
1531
1532 .. code-block:: llvm
1533
1534     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1535
1536 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1537 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1538
1539 ::
1540
1541     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1542     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1543
1544 This information is passed along to the backend so that it generates
1545 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1546 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1547
1548 .. _pointeraliasing:
1549
1550 Pointer Aliasing Rules
1551 ----------------------
1552
1553 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1554 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1555 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1556 to the following rules:
1557
1558 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1559    value it is *based* on.
1560 -  An address of a global variable is associated with the address range
1561    of the variable's storage.
1562 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1563    address range of the allocated storage.
1564 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1565    address.
1566 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1567    a function not defined within LLVM may be associated with address
1568    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1569    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1570    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1571
1572 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1573 following rules:
1574
1575 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1576    on the first operand of the ``getelementptr``.
1577 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1578    ``bitcast``.
1579 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1580    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1581    the pointer's value.
1582 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1583
1584 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1585 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1586
1587 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1588 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1589 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1590 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1591 alignment of the store.
1592
1593 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1594 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1595 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1596 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1597 alias analysis.
1598
1599 .. _volatile:
1600
1601 Volatile Memory Accesses
1602 ------------------------
1603
1604 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1605 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1606 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1607 volatile operations or change their order of execution relative to other
1608 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1609 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1610 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1611
1612 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1613 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1614 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1615 target-legal volatile load/store instructions.
1616
1617 .. admonition:: Rationale
1618
1619  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1620  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1621  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1622  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1623  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1624  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1625  do not violate the frontend's contract with the language.
1626
1627 .. _memmodel:
1628
1629 Memory Model for Concurrent Operations
1630 --------------------------------------
1631
1632 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1633 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1634 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1635 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1636
1637 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1638
1639 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1640 that
1641
1642 -  Is a superset of single-thread program order, and
1643 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1644    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1645    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1646    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1647    Constraints <ordering>`).
1648
1649 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1650 between a thread and signals executing inside that thread.
1651
1652 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1653 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1654 (defined) write operations (store instructions, atomic
1655 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1656 section, initialized globals are considered to have a write of the
1657 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1658 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1659 may see any write to the same byte, except:
1660
1661 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1662    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1663    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1664 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1665    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1666
1667 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1668
1669 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1670    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1671    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1672    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1673    synchronization.)
1674 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1675    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1676 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1677    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1678 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1679    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1680    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1681    constraints on how the choice is made.
1682 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1683
1684 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1685 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1686 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1687 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1688 than one instruction to read the series of bytes.
1689
1690 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1691 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1692 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1693 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1694 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1695 from an address, introducing a store can change a load that may see
1696 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1697
1698 .. _ordering:
1699
1700 Atomic Memory Ordering Constraints
1701 ----------------------------------
1702
1703 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1704 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1705 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1706 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1707 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1708 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1709 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1710 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1711 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1712 differently since they don't take an address. See that instruction's
1713 documentation for details.
1714
1715 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1716 :doc:`Atomics`.
1717
1718 ``unordered``
1719     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1720     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1721     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1722     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1723     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1724     to make them atomic in any interesting way.
1725 ``monotonic``
1726     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1727     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1728     address. All modification orders must be compatible with the
1729     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1730     orders can be combined to a global total order for the whole program
1731     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1732     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1733     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1734     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1735     happens before another atomic read of the same address, the later
1736     read must see the same value or a later value in the address's
1737     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1738     stronger) operations on the same address. If an address is written
1739     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1740     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1741     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1742     ``memory_order_relaxed``.
1743 ``acquire``
1744     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1745     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1746     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1747 ``release``
1748     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1749     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1750     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1751     complete description; see the C++0x definition of a release
1752     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1753     ``memory_order_release``.
1754 ``acq_rel`` (acquire+release)
1755     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1756     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1757 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1758     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1759     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1760     writes), there is a global total order on all
1761     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1762     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1763     modification orders of all the affected addresses. Each
1764     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1765     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1766     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1767
1768 .. _singlethread:
1769
1770 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1771 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1772 other operations running in the same thread (for example, in signal
1773 handlers).
1774
1775 .. _fastmath:
1776
1777 Fast-Math Flags
1778 ---------------
1779
1780 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1781 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1782 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1783 otherwise unsafe floating point operations
1784
1785 ``nnan``
1786    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1787    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1788    NaNs, but the value of the result is undefined.
1789
1790 ``ninf``
1791    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1792    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1793    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1794
1795 ``nsz``
1796    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1797    argument or result as insignificant.
1798
1799 ``arcp``
1800    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1801    argument rather than perform division.
1802
1803 ``fast``
1804    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1805    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1806    flag implies all the others.
1807
1808 .. _uselistorder:
1809
1810 Use-list Order Directives
1811 -------------------------
1812
1813 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1814 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1815 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1816 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1817
1818 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1819 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1820 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1821
1822 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1823 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1824 function's scope.
1825
1826 :Syntax:
1827
1828 ::
1829
1830     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1831     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1832
1833 :Examples:
1834
1835 ::
1836
1837     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1838     entry:
1839       ; ... instructions ...
1840     bb:
1841       ; ... instructions ...
1842
1843       ; At function scope.
1844       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1845       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1846     }
1847
1848     ; At global scope.
1849     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1850     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1851     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1852     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1853
1854 .. _typesystem:
1855
1856 Type System
1857 ===========
1858
1859 The LLVM type system is one of the most important features of the
1860 intermediate representation. Being typed enables a number of
1861 optimizations to be performed on the intermediate representation
1862 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1863 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1864 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1865 not feasible to perform on normal three address code representations.
1866
1867 .. _t_void:
1868
1869 Void Type
1870 ---------
1871
1872 :Overview:
1873
1874
1875 The void type does not represent any value and has no size.
1876
1877 :Syntax:
1878
1879
1880 ::
1881
1882       void
1883
1884
1885 .. _t_function:
1886
1887 Function Type
1888 -------------
1889
1890 :Overview:
1891
1892
1893 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1894 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1895 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1896 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1897
1898 :Syntax:
1899
1900 ::
1901
1902       <returntype> (<parameter list>)
1903
1904 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1905 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1906 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1907 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1908 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1909 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1910
1911 :Examples:
1912
1913 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1914 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1915 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1916 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1917 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1918 | ``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. |
1919 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1920 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1921 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1922
1923 .. _t_firstclass:
1924
1925 First Class Types
1926 -----------------
1927
1928 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1929 Values of these types are the only ones which can be produced by
1930 instructions.
1931
1932 .. _t_single_value:
1933
1934 Single Value Types
1935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1936
1937 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1938
1939 .. _t_integer:
1940
1941 Integer Type
1942 """"""""""""
1943
1944 :Overview:
1945
1946 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1947 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1948 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1949
1950 :Syntax:
1951
1952 ::
1953
1954       iN
1955
1956 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1957 value.
1958
1959 Examples:
1960 *********
1961
1962 +----------------+------------------------------------------------+
1963 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1964 +----------------+------------------------------------------------+
1965 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1966 +----------------+------------------------------------------------+
1967 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1968 +----------------+------------------------------------------------+
1969
1970 .. _t_floating:
1971
1972 Floating Point Types
1973 """"""""""""""""""""
1974
1975 .. list-table::
1976    :header-rows: 1
1977
1978    * - Type
1979      - Description
1980
1981    * - ``half``
1982      - 16-bit floating point value
1983
1984    * - ``float``
1985      - 32-bit floating point value
1986
1987    * - ``double``
1988      - 64-bit floating point value
1989
1990    * - ``fp128``
1991      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1992
1993    * - ``x86_fp80``
1994      -  80-bit floating point value (X87)
1995
1996    * - ``ppc_fp128``
1997      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1998
1999 X86_mmx Type
2000 """"""""""""
2001
2002 :Overview:
2003
2004 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2005 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2006 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2007 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2008 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2009 of this type.
2010
2011 :Syntax:
2012
2013 ::
2014
2015       x86_mmx
2016
2017
2018 .. _t_pointer:
2019
2020 Pointer Type
2021 """"""""""""
2022
2023 :Overview:
2024
2025 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2026 commonly used to reference objects in memory.
2027
2028 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2029 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2030 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2031 are target-specific.
2032
2033 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2034 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2035
2036 :Syntax:
2037
2038 ::
2039
2040       <type> *
2041
2042 :Examples:
2043
2044 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2045 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2046 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2047 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2048 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2049 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2050 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2051
2052 .. _t_vector:
2053
2054 Vector Type
2055 """""""""""
2056
2057 :Overview:
2058
2059 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2060 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2061 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2062 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2063 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2064
2065 :Syntax:
2066
2067 ::
2068
2069       < <# elements> x <elementtype> >
2070
2071 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2072 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2073 of size zero are not allowed.
2074
2075 :Examples:
2076
2077 +-------------------+--------------------------------------------------+
2078 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2079 +-------------------+--------------------------------------------------+
2080 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2081 +-------------------+--------------------------------------------------+
2082 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2083 +-------------------+--------------------------------------------------+
2084 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2085 +-------------------+--------------------------------------------------+
2086
2087 .. _t_label:
2088
2089 Label Type
2090 ^^^^^^^^^^
2091
2092 :Overview:
2093
2094 The label type represents code labels.
2095
2096 :Syntax:
2097
2098 ::
2099
2100       label
2101
2102 .. _t_metadata:
2103
2104 Metadata Type
2105 ^^^^^^^^^^^^^
2106
2107 :Overview:
2108
2109 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2110 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2111
2112 :Syntax:
2113
2114 ::
2115
2116       metadata
2117
2118 .. _t_aggregate:
2119
2120 Aggregate Types
2121 ^^^^^^^^^^^^^^^
2122
2123 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2124 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2125 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2126 aggregate types.
2127
2128 .. _t_array:
2129
2130 Array Type
2131 """"""""""
2132
2133 :Overview:
2134
2135 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2136 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2137 elements) and an underlying data type.
2138
2139 :Syntax:
2140
2141 ::
2142
2143       [<# elements> x <elementtype>]
2144
2145 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2146 be any type with a size.
2147
2148 :Examples:
2149
2150 +------------------+--------------------------------------+
2151 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2152 +------------------+--------------------------------------+
2153 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2154 +------------------+--------------------------------------+
2155 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2156 +------------------+--------------------------------------+
2157
2158 Here are some examples of multidimensional arrays:
2159
2160 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2161 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2162 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2163 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2164 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2165 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2166 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2167
2168 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2169 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2170 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2171 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2172 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2173 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2174 example.
2175
2176 .. _t_struct:
2177
2178 Structure Type
2179 """"""""""""""
2180
2181 :Overview:
2182
2183 The structure type is used to represent a collection of data members
2184 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2185 a size.
2186
2187 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2188 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2189 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2190 '``insertvalue``' instructions.
2191
2192 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2193 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2194 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2195 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2196 required to match what the underlying code generator expects.
2197
2198 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2199 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2200 identified types are always defined at the top level with a name.
2201 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2202 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2203 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2204
2205 :Syntax:
2206
2207 ::
2208
2209       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2210       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2211
2212 :Examples:
2213
2214 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2215 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2216 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2217 | ``{ 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``.  |
2218 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2219 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2220 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2221
2222 .. _t_opaque:
2223
2224 Opaque Structure Types
2225 """"""""""""""""""""""
2226
2227 :Overview:
2228
2229 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2230 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2231 notion of a forward declared structure.
2232
2233 :Syntax:
2234
2235 ::
2236
2237       %X = type opaque
2238       %52 = type opaque
2239
2240 :Examples:
2241
2242 +--------------+-------------------+
2243 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2244 +--------------+-------------------+
2245
2246 .. _constants:
2247
2248 Constants
2249 =========
2250
2251 LLVM has several different basic types of constants. This section
2252 describes them all and their syntax.
2253
2254 Simple Constants
2255 ----------------
2256
2257 **Boolean constants**
2258     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2259     of the ``i1`` type.
2260 **Integer constants**
2261     Standard integers (such as '4') are constants of the
2262     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2263     integer types.
2264 **Floating point constants**
2265     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2266     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2267     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2268     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2269     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2270     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2271     point <t_floating>` type.
2272 **Null pointer constants**
2273     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2274     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2275
2276 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2277 floating point constants. For example, the form
2278 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2279 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2280 constants are required (and the only time that they are generated by the
2281 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2282 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2283 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2284 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2285 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2286
2287 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2288 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2289 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2290 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2291 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2292 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2293 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2294 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2295 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2296 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2297 will only work if they match the long double format on your target.
2298 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2299 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2300 (sign bit at the left).
2301
2302 There are no constants of type x86_mmx.
2303
2304 .. _complexconstants:
2305
2306 Complex Constants
2307 -----------------
2308
2309 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2310 constants and smaller complex constants.
2311
2312 **Structure constants**
2313     Structure constants are represented with notation similar to
2314     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2315     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2316     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2317     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2318     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2319     must match those specified by the type.
2320 **Array constants**
2321     Array constants are represented with notation similar to array type
2322     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2323     square brackets (``[]``)). For example:
2324     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2325     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2326     match those specified by the type. As a special case, character array
2327     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2328     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2329 **Vector constants**
2330     Vector constants are represented with notation similar to vector
2331     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2332     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2333     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2334     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2335     elements must match those specified by the type.
2336 **Zero initialization**
2337     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2338     value to zero of *any* type, including scalar and
2339     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2340     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2341     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2342 **Metadata node**
2343     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2344     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2345     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2346     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2347     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2348     information such as debug info.
2349
2350 Global Variable and Function Addresses
2351 --------------------------------------
2352
2353 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2354 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2355 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2356 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2357 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2358 file:
2359
2360 .. code-block:: llvm
2361
2362     @X = global i32 17
2363     @Y = global i32 42
2364     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2365
2366 .. _undefvalues:
2367
2368 Undefined Values
2369 ----------------
2370
2371 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2372 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2373 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2374 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2375
2376 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2377 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2378 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2379 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2380
2381 .. code-block:: llvm
2382
2383       %A = add %X, undef
2384       %B = sub %X, undef
2385       %C = xor %X, undef
2386     Safe:
2387       %A = undef
2388       %B = undef
2389       %C = undef
2390
2391 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2392 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2393
2394 .. code-block:: llvm
2395
2396       %A = or %X, undef
2397       %B = and %X, undef
2398     Safe:
2399       %A = -1
2400       %B = 0
2401     Unsafe:
2402       %A = undef
2403       %B = undef
2404
2405 These logical operations have bits that are not always affected by the
2406 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2407 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2408 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2409 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2410 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2411 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2412 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2413 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2414
2415 .. code-block:: llvm
2416
2417       %A = select undef, %X, %Y
2418       %B = select undef, 42, %Y
2419       %C = select %X, %Y, undef
2420     Safe:
2421       %A = %X     (or %Y)
2422       %B = 42     (or %Y)
2423       %C = %Y
2424     Unsafe:
2425       %A = undef
2426       %B = undef
2427       %C = undef
2428
2429 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2430 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2431 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2432 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2433 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2434 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2435 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2436
2437 .. code-block:: llvm
2438
2439       %A = xor undef, undef
2440
2441       %B = undef
2442       %C = xor %B, %B
2443
2444       %D = undef
2445       %E = icmp slt %D, 4
2446       %F = icmp gte %D, 4
2447
2448     Safe:
2449       %A = undef
2450       %B = undef
2451       %C = undef
2452       %D = undef
2453       %E = undef
2454       %F = undef
2455
2456 This example points out that two '``undef``' operands are not
2457 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2458 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2459 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2460 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2461 its value over its "live range". This is true because the variable
2462 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2463 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2464 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2465 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2466 uses with" concept would not hold.
2467
2468 .. code-block:: llvm
2469
2470       %A = fdiv undef, %X
2471       %B = fdiv %X, undef
2472     Safe:
2473       %A = undef
2474     b: unreachable
2475
2476 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2477 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2478 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2479 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2480 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2481 However, in the second example, we can make a more aggressive
2482 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2483 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2484 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2485 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2486 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2487 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2488
2489 .. code-block:: llvm
2490
2491     a:  store undef -> %X
2492     b:  store %X -> undef
2493     Safe:
2494     a: <deleted>
2495     b: unreachable
2496
2497 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2498 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2499 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2500 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2501 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2502
2503 .. _poisonvalues:
2504
2505 Poison Values
2506 -------------
2507
2508 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2509 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2510 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2511 that results in undefined behavior.
2512
2513 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2514 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2515 the ``nsw`` flag.
2516
2517 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2518
2519 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2520 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2521    their dynamic predecessor basic block.
2522 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2523    in the dynamic callers of their functions.
2524 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2525    instructions that dynamically transfer control back to them.
2526 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2527    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2528    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2529 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2530    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2531    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2532    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2533 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2534    most recent preceding instruction with externally visible side
2535    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2536    operations <volatile>`.)
2537 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2538    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2539    multiple successors and the instruction is always executed when
2540    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2541    when control is transferred to another.
2542 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2543    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2544    be different if the terminator had transferred control to a different
2545    successor.
2546 -  Dependence is transitive.
2547
2548 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2549 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2550 on a poison value has undefined behavior.
2551
2552 Here are some examples:
2553
2554 .. code-block:: llvm
2555
2556     entry:
2557       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2558       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2559       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2560       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2561
2562       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2563       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2564
2565       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2566
2567       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2568       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2569       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2570       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2571
2572       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2573       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2574
2575     true:
2576       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2577                                            ; it has undefined behavior.
2578       br label %end
2579
2580     end:
2581       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2582                                            ; Both edges into this PHI are
2583                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2584                                            ; always results in a poison value.
2585
2586       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2587                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2588                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2589
2590       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2591                                            ; The same branch again, but this time the
2592                                            ; true block doesn't have side effects.
2593
2594     second_true:
2595       ; No side effects!
2596       ret void
2597
2598     second_end:
2599       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2600                                            ; on the store in %end. Also, it is
2601                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2602                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2603                                            ; behavior in this example).
2604
2605 .. _blockaddress:
2606
2607 Addresses of Basic Blocks
2608 -------------------------
2609
2610 ``blockaddress(@function, %block)``
2611
2612 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2613 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2614 Taking the address of the entry block is illegal.
2615
2616 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2617 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2618 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2619 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2620 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2621 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2622 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2623 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2624 instruction.
2625
2626 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2627 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2628
2629 .. _constantexprs:
2630
2631 Constant Expressions
2632 --------------------
2633
2634 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2635 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2636 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2637 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2638 The following is the syntax for constant expressions:
2639
2640 ``trunc (CST to TYPE)``
2641     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2642     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2643 ``zext (CST to TYPE)``
2644     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2645     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2646 ``sext (CST to TYPE)``
2647     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2648     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2649 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2650     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2651     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2652     must be floating point.
2653 ``fpext (CST to TYPE)``
2654     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2655     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2656     floating point.
2657 ``fptoui (CST to TYPE)``
2658     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2659     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2660     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2661     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2662     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2663 ``fptosi (CST to TYPE)``
2664     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2665     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2666     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2667     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2668     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2669 ``uitofp (CST to TYPE)``
2670     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2671     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2672     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2673     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2674     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2675 ``sitofp (CST to TYPE)``
2676     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2677     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2678     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2679     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2680     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2681 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2682     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2683     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2684     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2685     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2686 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2687     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2688     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2689     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2690     This one is *really* dangerous!
2691 ``bitcast (CST to TYPE)``
2692     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2693     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2694     instruction <i_bitcast>`.
2695 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2696     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2697     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2698     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2699 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2700     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2701     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2702     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2703     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2704 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2705     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2706 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2707     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2708 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2709     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2710 ``extractelement (VAL, IDX)``
2711     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2712     constants.
2713 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2714     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2715     constants.
2716 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2717     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2718     constants.
2719 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2720     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2721     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2722     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2723     least one index value must be specified.
2724 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2725     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2726     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2727     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2728     value must be specified.
2729 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2730     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2731     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2732     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2733     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2734     operations on floating point values are allowed).
2735
2736 Other Values
2737 ============
2738
2739 .. _inlineasmexprs:
2740
2741 Inline Assembler Expressions
2742 ----------------------------
2743
2744 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2745 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2746 value represents the inline assembler as a string (containing the
2747 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2748 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2749 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2750 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2751 assembler expression is:
2752
2753 .. code-block:: llvm
2754
2755     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2756
2757 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2758 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2759 Thus, typically we have:
2760
2761 .. code-block:: llvm
2762
2763     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2764
2765 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2766 marked as having side effects. This is done through the use of the
2767 '``sideeffect``' keyword, like so:
2768
2769 .. code-block:: llvm
2770
2771     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2772
2773 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2774 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2775 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2776 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2777 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2778 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2779
2780 .. code-block:: llvm
2781
2782     call void asm alignstack "eieio", ""()
2783
2784 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2785 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2786 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2787 the only supported dialects. An example is:
2788
2789 .. code-block:: llvm
2790
2791     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2792
2793 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2794 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2795 keyword last.
2796
2797 Inline Asm Metadata
2798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2799
2800 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2801 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2802 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2803 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2804 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2805 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2806 it. For example:
2807
2808 .. code-block:: llvm
2809
2810     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2811     ...
2812     !42 = !{ i32 1234567 }
2813
2814 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2815 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2816 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2817 occurs on.
2818
2819 .. _metadata:
2820
2821 Metadata
2822 ========
2823
2824 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2825 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2826 code generator. One example application of metadata is source-level
2827 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2828
2829 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2830 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2831
2832 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2833
2834 Metadata Nodes and Metadata Strings
2835 -----------------------------------
2836
2837 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2838 contain any character by escaping non-printable characters with
2839 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2840 "``!"test\00"``".
2841
2842 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2843 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2844 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2845 their operand. For example:
2846
2847 .. code-block:: llvm
2848
2849     !{ !"test\00", i32 10}
2850
2851 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
2852
2853 .. code-block:: llvm
2854
2855     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
2856
2857 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
2858 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
2859 when metadata operands change.
2860
2861 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2862 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2863 example:
2864
2865 .. code-block:: llvm
2866
2867     !foo = !{!4, !3}
2868
2869 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2870 function is using two metadata arguments:
2871
2872 .. code-block:: llvm
2873
2874     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2875
2876 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2877 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2878
2879 .. code-block:: llvm
2880
2881     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2882
2883 More information about specific metadata nodes recognized by the
2884 optimizers and code generator is found below.
2885
2886 '``tbaa``' Metadata
2887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2888
2889 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2890 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2891 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2892 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2893 custom alias analysis behavior for other languages.
2894
2895 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2896 to three fields, e.g.:
2897
2898 .. code-block:: llvm
2899
2900     !0 = !{ !"an example type tree" }
2901     !1 = !{ !"int", !0 }
2902     !2 = !{ !"float", !0 }
2903     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
2904
2905 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2906 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2907 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2908 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2909 common names.
2910
2911 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2912 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2913 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2914 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2915 from multiple front-ends is handled conservatively.
2916
2917 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2918 indicates that the type is "constant" (meaning
2919 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2920 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2921
2922 '``tbaa.struct``' Metadata
2923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2924
2925 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2926 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2927 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2928 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2929 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2930 of the aggregate.
2931
2932 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2933 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2934
2935 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2936 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2937 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2938 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2939 its tbaa tag. e.g.:
2940
2941 .. code-block:: llvm
2942
2943     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
2944
2945 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2946 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2947 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2948
2949 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2950 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2951 does not carry useful data and need not be preserved.
2952
2953 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2955
2956 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2957 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2958 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2959 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2960 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2961 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
2962 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some some domain, the set
2963 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
2964 subset of (or qual to) the set of scopes for that domain in another
2965 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
2966 alias.
2967
2968 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
2969 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
2970 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2971 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
2972 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
2973
2974 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
2975 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
2976 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
2977 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
2978 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
2979 optionally be provided as a third list entry.
2980
2981 For example,
2982
2983 .. code-block:: llvm
2984
2985     ; Two scope domains:
2986     !0 = !{!0}
2987     !1 = !{!1}
2988
2989     ; Some scopes in these domains:
2990     !2 = !{!2, !0}
2991     !3 = !{!3, !0}
2992     !4 = !{!4, !1}
2993
2994     ; Some scope lists:
2995     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
2996     !6 = !{!4, !3, !2}
2997     !7 = !{!3}
2998
2999     ; These two instructions don't alias:
3000     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
3001     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
3002
3003     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
3004     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
3005     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
3006     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
3007
3008     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
3009     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3010     ; !alias.scope list):
3011     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !6
3012     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3013
3014 '``fpmath``' Metadata
3015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3016
3017 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3018 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3019 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3020 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3021 it. ULP is defined as follows:
3022
3023     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3024     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3025     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3026     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3027     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3028
3029 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3030 number representing the maximum relative error, for example:
3031
3032 .. code-block:: llvm
3033
3034     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3035
3036 '``range``' Metadata
3037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3038
3039 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3040 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3041 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3042 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3043 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3044 pair. Each pair has the following properties:
3045
3046 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3047 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3048 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3049 -  The range is allowed to wrap.
3050 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3051    ``a!=b``.
3052
3053 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3054 they must be non-contiguous.
3055
3056 Examples:
3057
3058 .. code-block:: llvm
3059
3060       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3061       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3062       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3063       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3064              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3065     ...
3066     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3067     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3068     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3069     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3070
3071 '``llvm.loop``'
3072 ^^^^^^^^^^^^^^^
3073
3074 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3075 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3076 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3077 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3078 specified with the name ``llvm.loop``.
3079
3080 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3081 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3082 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3083 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3084 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3085 constructs:
3086
3087 .. code-block:: llvm
3088
3089     !0 = !{!0}
3090     !1 = !{!1}
3091
3092 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3093 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3094 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3095 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3096
3097 .. code-block:: llvm
3098
3099       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3100     ...
3101     !0 = !{!0, !1}
3102     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3103
3104 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3106
3107 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3108 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3109 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3110 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3111 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3112 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3113 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3114 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3115 in determining the safety of these transformations.
3116
3117 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3119
3120 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3121 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3122 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3123 example:
3124
3125 .. code-block:: llvm
3126
3127    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3128
3129 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3130 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3131 then the interleave count will be determined automatically.
3132
3133 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3135
3136 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3137 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3138 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3139 0 disables vectorization:
3140
3141 .. code-block:: llvm
3142
3143    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3144    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3145
3146 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3148
3149 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3150 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3151 operand is an integer specifying the width. For example:
3152
3153 .. code-block:: llvm
3154
3155    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3156
3157 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3158 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3159 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3160 determined automatically.
3161
3162 '``llvm.loop.unroll``'
3163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3164
3165 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3166 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3167 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3168 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3169 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3170 optimizer believes it is safe to do so.
3171
3172 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3174
3175 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3176 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3177 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3178 example:
3179
3180 .. code-block:: llvm
3181
3182    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3183
3184 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3185 will be partially unrolled.
3186
3187 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3189
3190 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3191 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3192
3193 .. code-block:: llvm
3194
3195    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3196
3197 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3199
3200 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3201 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3202 For example:
3203
3204 .. code-block:: llvm
3205
3206    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3207
3208 '``llvm.mem``'
3209 ^^^^^^^^^^^^^^^
3210
3211 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3212 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3213
3214 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3216
3217 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3218 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3219 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3220 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3221 with the same loop identifier.
3222
3223 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3224 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3225 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3226 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3227 ``L2``.
3228
3229 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3230 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3231 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3232 loop.  
3233
3234 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3235 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3236 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3237 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3238 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3239 insert new memory instructions into the loop body).
3240
3241 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3242 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3243 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3244
3245 .. code-block:: llvm
3246
3247    for.body:
3248      ...
3249      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3250      ...
3251      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3252      ...
3253      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3254
3255    for.end:
3256    ...
3257    !0 = !{!0}
3258
3259 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3260 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3261 the loop identifier metadata node directly:
3262
3263 .. code-block:: llvm
3264
3265    outer.for.body:
3266      ...
3267      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3268      ...
3269      br label %inner.for.body
3270
3271    inner.for.body:
3272      ...
3273      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3274      ...
3275      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3276      ...
3277      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3278
3279    inner.for.end:
3280      ...
3281      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3282      ...
3283      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3284
3285    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3286    ...
3287    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3288    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3289    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3290
3291 Module Flags Metadata
3292 =====================
3293
3294 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3295 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3296 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3297 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3298 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3299 look it up.
3300
3301 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3302 Each triplet has the following form:
3303
3304 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3305    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3306    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3307    described below.
3308 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3309    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3310    including entries with the **Require** behavior).
3311 -  The third element is the value of the flag.
3312
3313 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3314 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3315 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3316 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3317 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3318 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3319
3320 The following behaviors are supported:
3321
3322 .. list-table::
3323    :header-rows: 1
3324    :widths: 10 90
3325
3326    * - Value
3327      - Behavior
3328
3329    * - 1
3330      - **Error**
3331            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3332            is that of the operands.
3333
3334    * - 2
3335      - **Warning**
3336            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3337            operand for the flag from the first module being linked.
3338
3339    * - 3
3340      - **Require**
3341            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3342            specified value after linking is performed. The value must be a
3343            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3344            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3345            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3346            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3347            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3348
3349    * - 4
3350      - **Override**
3351            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3352            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3353            differ, an error will be emitted.
3354
3355    * - 5
3356      - **Append**
3357            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3358
3359    * - 6
3360      - **AppendUnique**
3361            Appends the two values, which are required to be metadata
3362            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3363            during the append operation.
3364
3365 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3366 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3367 value) or **Override**.
3368
3369 An example of module flags:
3370
3371 .. code-block:: llvm
3372
3373     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3374     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3375     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3376     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3377       !{
3378         !"foo", i32 1
3379       }
3380     }
3381     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3382
3383 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3384    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3385    values are not equal.
3386
3387 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3388    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3389    '37'.
3390
3391 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3392    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3393    warning if their values are not equal.
3394
3395 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3396
3397    ::
3398
3399        !{ !"foo", i32 1 }
3400
3401    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3402    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3403    performed.
3404
3405 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3406 ----------------------------------------------------
3407
3408 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3409 collection in a special section called "image info". The metadata
3410 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3411 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3412 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3413 be merged rather than appended together.
3414
3415 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3416 following key-value pairs:
3417
3418 .. list-table::
3419    :header-rows: 1
3420    :widths: 30 70
3421
3422    * - Key
3423      - Value
3424
3425    * - ``Objective-C Version``
3426      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3427
3428    * - ``Objective-C Image Info Version``
3429      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3430        always 0.
3431
3432    * - ``Objective-C Image Info Section``
3433      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3434        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3435        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3436        Objective-C ABI version 2.
3437
3438    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3439      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3440        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3441        collection supported.
3442
3443    * - ``Objective-C GC Only``
3444      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3445        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3446        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3447
3448 Some important flag interactions:
3449
3450 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3451    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3452    2, then the resulting module has the
3453    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3454 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3455    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3456
3457 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3458 --------------------------------------------
3459
3460 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3461 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3462 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3463 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3464
3465 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3466 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3467 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3468 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3469 list of metadata strings defining linker options.
3470
3471 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3472 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3473 framework::
3474
3475     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3476        !{
3477           !{ !"-lz" },
3478           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3479     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3480
3481 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3482 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3483 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3484 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3485 assembly writer or object file emitter.
3486
3487 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3488 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3489 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3490
3491 C type width Module Flags Metadata
3492 ----------------------------------
3493
3494 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3495 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3496 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3497 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3498 width.
3499
3500 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3501 flags metadata, using the following key-value pairs:
3502
3503 .. list-table::
3504    :header-rows: 1
3505    :widths: 30 70
3506
3507    * - Key
3508      - Value
3509
3510    * - short_wchar
3511      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3512        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3513
3514    * - short_enum
3515      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3516        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3517          represent all of its values.
3518
3519 For example, the following metadata section specifies that the module was
3520 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3521 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3522
3523     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3524     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3525     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3526
3527 .. _intrinsicglobalvariables:
3528
3529 Intrinsic Global Variables
3530 ==========================
3531
3532 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3533 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3534 All globals of this sort should have a section specified as
3535 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3536 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3537
3538 .. _gv_llvmused:
3539
3540 The '``llvm.used``' Global Variable
3541 -----------------------------------
3542
3543 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3544 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3545 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3546 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3547 use of it is:
3548
3549 .. code-block:: llvm
3550
3551     @X = global i8 4
3552     @Y = global i32 123
3553
3554     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3555        i8* @X,
3556        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3557     ], section "llvm.metadata"
3558
3559 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3560 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3561 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3562 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3563 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3564 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3565 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3566
3567 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3568 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3569 molesting the symbol.
3570
3571 .. _gv_llvmcompilerused:
3572
3573 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3574 --------------------------------------------
3575
3576 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3577 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3578 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3579 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3580 by ``@llvm.used``.
3581
3582 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3583 and should not be exposed to source languages.
3584
3585 .. _gv_llvmglobalctors:
3586
3587 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3588 -------------------------------------------
3589
3590 .. code-block:: llvm
3591
3592     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3593     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3594
3595 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3596 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3597 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3598 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3599 functions with the same priority is not defined.
3600
3601 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3602 or function, the initializer function will only run if the associated
3603 data from the current module is not discarded.
3604
3605 .. _llvmglobaldtors:
3606
3607 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3608 -------------------------------------------
3609
3610 .. code-block:: llvm
3611
3612     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3613     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3614
3615 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3616 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3617 The functions referenced by this array will be called in descending
3618 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3619 order of functions with the same priority is not defined.
3620
3621 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3622 or function, the destructor function will only run if the associated
3623 data from the current module is not discarded.
3624
3625 Instruction Reference
3626 =====================
3627
3628 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3629 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3630 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3631 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3632 :ref:`other instructions <otherops>`.
3633
3634 .. _terminators:
3635
3636 Terminator Instructions
3637 -----------------------
3638
3639 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3640 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3641 block should be executed after the current block is finished. These
3642 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3643 control flow, not values (the one exception being the
3644 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3645
3646 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3647 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3648 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3649 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3650
3651 .. _i_ret:
3652
3653 '``ret``' Instruction
3654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3655
3656 Syntax:
3657 """""""
3658
3659 ::
3660
3661       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3662       ret void                 ; Return from void function
3663
3664 Overview:
3665 """""""""
3666
3667 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3668 a value) from a function back to the caller.
3669
3670 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3671 value and then causes control flow, and one that just causes control
3672 flow to occur.
3673
3674 Arguments:
3675 """"""""""
3676
3677 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3678 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3679 class <t_firstclass>`' type.
3680
3681 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3682 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3683 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3684 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3685 value.
3686
3687 Semantics:
3688 """"""""""
3689
3690 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3691 the calling function's context. If the caller is a
3692 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3693 instruction after the call. If the caller was an
3694 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3695 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3696 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3697 value.
3698
3699 Example:
3700 """"""""
3701
3702 .. code-block:: llvm
3703
3704       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3705       ret void                        ; Return from a void function
3706       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3707
3708 .. _i_br:
3709
3710 '``br``' Instruction
3711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3712
3713 Syntax:
3714 """""""
3715
3716 ::
3717
3718       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3719       br label <dest>          ; Unconditional branch
3720
3721 Overview:
3722 """""""""
3723
3724 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3725 different basic block in the current function. There are two forms of
3726 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3727 unconditional branch.
3728
3729 Arguments:
3730 """"""""""
3731
3732 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3733 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3734 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3735
3736 Semantics:
3737 """"""""""
3738
3739 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3740 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3741 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3742 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3743
3744 Example:
3745 """"""""
3746
3747 .. code-block:: llvm
3748
3749     Test:
3750       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3751       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3752     IfEqual:
3753       ret i32 1
3754     IfUnequal:
3755       ret i32 0
3756
3757 .. _i_switch:
3758
3759 '``switch``' Instruction
3760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3761
3762 Syntax:
3763 """""""
3764
3765 ::
3766
3767       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3768
3769 Overview:
3770 """""""""
3771
3772 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3773 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3774 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3775 destinations.
3776
3777 Arguments:
3778 """"""""""
3779
3780 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3781 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3782 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3783 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3784
3785 Semantics:
3786 """"""""""
3787
3788 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3789 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3790 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3791 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3792 to the default destination.
3793
3794 Implementation:
3795 """""""""""""""
3796
3797 Depending on properties of the target machine and the particular
3798 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3799 different ways. For example, it could be generated as a series of
3800 chained conditional branches or with a lookup table.
3801
3802 Example:
3803 """"""""
3804
3805 .. code-block:: llvm
3806
3807      ; Emulate a conditional br instruction
3808      %Val = zext i1 %value to i32
3809      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3810
3811      ; Emulate an unconditional br instruction
3812      switch i32 0, label %dest [ ]
3813
3814      ; Implement a jump table:
3815      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3816                                          i32 1, label %onone
3817                                          i32 2, label %ontwo ]
3818
3819 .. _i_indirectbr:
3820
3821 '``indirectbr``' Instruction
3822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3823
3824 Syntax:
3825 """""""
3826
3827 ::
3828
3829       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3830
3831 Overview:
3832 """""""""
3833
3834 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3835 label within the current function, whose address is specified by
3836 "``address``". Address must be derived from a
3837 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3838
3839 Arguments:
3840 """"""""""
3841
3842 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3843 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3844 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3845 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3846
3847 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3848 accurate understanding of the CFG.
3849
3850 Semantics:
3851 """"""""""
3852
3853 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3854 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3855 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3856 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3857
3858 Implementation:
3859 """""""""""""""
3860
3861 This is typically implemented with a jump through a register.
3862
3863 Example:
3864 """"""""
3865
3866 .. code-block:: llvm
3867
3868      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3869
3870 .. _i_invoke:
3871
3872 '``invoke``' Instruction
3873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3874
3875 Syntax:
3876 """""""
3877
3878 ::
3879
3880       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3881                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3882
3883 Overview:
3884 """""""""
3885
3886 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3887 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3888 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3889 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3890 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3891 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3892 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3893 nearest "exception" label.
3894
3895 The '``exception``' label is a `landing
3896 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3897 '``exception``' label is required to have the
3898 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3899 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3900 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3901 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3902 instruction, so that the important information contained within the
3903 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3904
3905 Arguments:
3906 """"""""""
3907
3908 This instruction requires several arguments:
3909
3910 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3911    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3912    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3913 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3914    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3915    are valid here.
3916 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3917    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3918    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3919    branching off an arbitrary pointer to function value.
3920 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3921    function to be invoked.
3922 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3923    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3924    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3925    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3926    extra arguments can be specified.
3927 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3928    executes a '``ret``' instruction.
3929 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3930    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3931    mechanism.
3932 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3933    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3934    attributes are valid here.
3935
3936 Semantics:
3937 """"""""""
3938
3939 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3940 instruction in most regards. The primary difference is that it
3941 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3942 library to unwind the stack.
3943
3944 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3945 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3946 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3947 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3948
3949 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3950 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3951 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3952 return value is available.
3953
3954 Example:
3955 """"""""
3956
3957 .. code-block:: llvm
3958
3959       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3960                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3961       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3962                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3963
3964 .. _i_resume:
3965
3966 '``resume``' Instruction
3967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3968
3969 Syntax:
3970 """""""
3971
3972 ::
3973
3974       resume <type> <value>
3975
3976 Overview:
3977 """""""""
3978
3979 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3980 successors.
3981
3982 Arguments:
3983 """"""""""
3984
3985 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3986 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3987 function.
3988
3989 Semantics:
3990 """"""""""
3991
3992 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3993 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3994 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3995
3996 Example:
3997 """"""""
3998
3999 .. code-block:: llvm
4000
4001       resume { i8*, i32 } %exn
4002
4003 .. _i_unreachable:
4004
4005 '``unreachable``' Instruction
4006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4007
4008 Syntax:
4009 """""""
4010
4011 ::
4012
4013       unreachable
4014
4015 Overview:
4016 """""""""
4017
4018 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4019 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4020 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4021 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4022
4023 Semantics:
4024 """"""""""
4025
4026 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4027
4028 .. _binaryops:
4029
4030 Binary Operations
4031 -----------------
4032
4033 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4034 They require two operands of the same type, execute an operation on
4035 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4036 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4037 result value has the same type as its operands.
4038
4039 There are several different binary operators:
4040
4041 .. _i_add:
4042
4043 '``add``' Instruction
4044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4045
4046 Syntax:
4047 """""""
4048
4049 ::
4050
4051       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4052       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4053       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4054       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4055
4056 Overview:
4057 """""""""
4058
4059 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4060
4061 Arguments:
4062 """"""""""
4063
4064 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4065 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4066 arguments must have identical types.
4067
4068 Semantics:
4069 """"""""""
4070
4071 The value produced is the integer sum of the two operands.
4072
4073 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4074 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4075 the result.
4076
4077 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4078 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4079
4080 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4081 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4082 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4083 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4084
4085 Example:
4086 """"""""
4087
4088 .. code-block:: llvm
4089
4090       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4091
4092 .. _i_fadd:
4093
4094 '``fadd``' Instruction
4095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4096
4097 Syntax:
4098 """""""
4099
4100 ::
4101
4102       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4103
4104 Overview:
4105 """""""""
4106
4107 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4108
4109 Arguments:
4110 """"""""""
4111
4112 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4113 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4114 Both arguments must have identical types.
4115
4116 Semantics:
4117 """"""""""
4118
4119 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4120 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4121 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4122 optimizations:
4123
4124 Example:
4125 """"""""
4126
4127 .. code-block:: llvm
4128
4129       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4130
4131 '``sub``' Instruction
4132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4133
4134 Syntax:
4135 """""""
4136
4137 ::
4138
4139       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4140       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4141       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4142       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4143
4144 Overview:
4145 """""""""
4146
4147 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4148
4149 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4150 instruction present in most other intermediate representations.
4151
4152 Arguments:
4153 """"""""""
4154
4155 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4156 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4157 arguments must have identical types.
4158
4159 Semantics:
4160 """"""""""
4161
4162 The value produced is the integer difference of the two operands.
4163
4164 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4165 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4166 the result.
4167
4168 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4169 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4170
4171 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4172 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4173 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4174 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4175
4176 Example:
4177 """"""""
4178
4179 .. code-block:: llvm
4180
4181       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4182       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4183
4184 .. _i_fsub:
4185
4186 '``fsub``' Instruction
4187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4188
4189 Syntax:
4190 """""""
4191
4192 ::
4193
4194       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4195
4196 Overview:
4197 """""""""
4198
4199 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4200
4201 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4202 instruction present in most other intermediate representations.
4203
4204 Arguments:
4205 """"""""""
4206
4207 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4208 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4209 Both arguments must have identical types.
4210
4211 Semantics:
4212 """"""""""
4213
4214 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4215 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4216 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4217 unsafe floating point optimizations:
4218
4219 Example:
4220 """"""""
4221
4222 .. code-block:: llvm
4223
4224       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4225       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4226
4227 '``mul``' Instruction
4228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4229
4230 Syntax:
4231 """""""
4232
4233 ::
4234
4235       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4236       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4237       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4238       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4239
4240 Overview:
4241 """""""""
4242
4243 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4244
4245 Arguments:
4246 """"""""""
4247
4248 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4249 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4250 arguments must have identical types.
4251
4252 Semantics:
4253 """"""""""
4254
4255 The value produced is the integer product of the two operands.
4256
4257 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4258 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4259 bit width of the result.
4260
4261 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4262 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4263 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4264 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4265 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4266 product.
4267
4268 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4269 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4270 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4271 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4272
4273 Example:
4274 """"""""
4275
4276 .. code-block:: llvm
4277
4278       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4279
4280 .. _i_fmul:
4281
4282 '``fmul``' Instruction
4283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4284
4285 Syntax:
4286 """""""
4287
4288 ::
4289
4290       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4291
4292 Overview:
4293 """""""""
4294
4295 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4296
4297 Arguments:
4298 """"""""""
4299
4300 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4301 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4302 Both arguments must have identical types.
4303
4304 Semantics:
4305 """"""""""
4306
4307 The value produced is the floating point product of the two operands.
4308 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4309 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4310 unsafe floating point optimizations:
4311
4312 Example:
4313 """"""""
4314
4315 .. code-block:: llvm
4316
4317       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4318
4319 '``udiv``' Instruction
4320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4321
4322 Syntax:
4323 """""""
4324
4325 ::
4326
4327       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4328       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4329
4330 Overview:
4331 """""""""
4332
4333 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4334
4335 Arguments:
4336 """"""""""
4337
4338 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4339 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4340 arguments must have identical types.
4341
4342 Semantics:
4343 """"""""""
4344
4345 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4346
4347 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4348 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4349
4350 Division by zero leads to undefined behavior.
4351
4352 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4353 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4354 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4355
4356 Example:
4357 """"""""
4358
4359 .. code-block:: llvm
4360
4361       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4362
4363 '``sdiv``' Instruction
4364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4365
4366 Syntax:
4367 """""""
4368
4369 ::
4370
4371       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4372       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4373
4374 Overview:
4375 """""""""
4376
4377 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4378
4379 Arguments:
4380 """"""""""
4381
4382 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4383 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4384 arguments must have identical types.
4385
4386 Semantics:
4387 """"""""""
4388
4389 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4390 rounded towards zero.
4391
4392 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4393 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4394
4395 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4396 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4397 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4398
4399 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4400 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4401
4402 Example:
4403 """"""""
4404
4405 .. code-block:: llvm
4406
4407       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4408
4409 .. _i_fdiv:
4410
4411 '``fdiv``' Instruction
4412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4413
4414 Syntax:
4415 """""""
4416
4417 ::
4418
4419       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4420
4421 Overview:
4422 """""""""
4423
4424 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4425
4426 Arguments:
4427 """"""""""
4428
4429 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4430 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4431 Both arguments must have identical types.
4432
4433 Semantics:
4434 """"""""""
4435
4436 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4437 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4438 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4439 unsafe floating point optimizations:
4440
4441 Example:
4442 """"""""
4443
4444 .. code-block:: llvm
4445
4446       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4447
4448 '``urem``' Instruction
4449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4450
4451 Syntax:
4452 """""""
4453
4454 ::
4455
4456       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4457
4458 Overview:
4459 """""""""
4460
4461 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4462 division of its two arguments.
4463
4464 Arguments:
4465 """"""""""
4466
4467 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4468 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4469 arguments must have identical types.
4470
4471 Semantics:
4472 """"""""""
4473
4474 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4475 This instruction always performs an unsigned division to get the
4476 remainder.
4477
4478 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4479 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4480
4481 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4482
4483 Example:
4484 """"""""
4485
4486 .. code-block:: llvm
4487
4488       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4489
4490 '``srem``' Instruction
4491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4492
4493 Syntax:
4494 """""""
4495
4496 ::
4497
4498       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4499
4500 Overview:
4501 """""""""
4502
4503 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4504 division of its two operands. This instruction can also take
4505 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4506 must be integers.
4507
4508 Arguments:
4509 """"""""""
4510
4511 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4512 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4513 arguments must have identical types.
4514
4515 Semantics:
4516 """"""""""
4517
4518 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4519 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4520 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4521 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4522 difference, see `The Math
4523 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4524 table of how this is implemented in various languages, please see
4525 `Wikipedia: modulo
4526 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4527
4528 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4529 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4530
4531 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4532 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4533 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4534 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4535 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4536 result of the division and the remainder.)
4537
4538 Example:
4539 """"""""
4540
4541 .. code-block:: llvm
4542
4543       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4544
4545 .. _i_frem:
4546
4547 '``frem``' Instruction
4548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4549
4550 Syntax:
4551 """""""
4552
4553 ::
4554
4555       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4556
4557 Overview:
4558 """""""""
4559
4560 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4561 its two operands.
4562
4563 Arguments:
4564 """"""""""
4565
4566 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4567 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4568 Both arguments must have identical types.
4569
4570 Semantics:
4571 """"""""""
4572
4573 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4574 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4575 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4576 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4577
4578 Example:
4579 """"""""
4580
4581 .. code-block:: llvm
4582
4583       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4584
4585 .. _bitwiseops:
4586
4587 Bitwise Binary Operations
4588 -------------------------
4589
4590 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4591 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4592 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4593 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4594 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4595
4596 '``shl``' Instruction
4597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4598
4599 Syntax:
4600 """""""
4601
4602 ::
4603
4604       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4605       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4606       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4607       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4608
4609 Overview:
4610 """""""""
4611
4612 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4613 a specified number of bits.
4614
4615 Arguments:
4616 """"""""""
4617
4618 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4619 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4620 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4621
4622 Semantics:
4623 """"""""""
4624
4625 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4626 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4627 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4628 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4629 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4630 in ``op2``.
4631
4632 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4633 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4634 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4635 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4636 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4637 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4638 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4639
4640 Example:
4641 """"""""
4642
4643 .. code-block:: llvm
4644
4645       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4646       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4647       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4648       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4649       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4650
4651 '``lshr``' Instruction
4652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4653
4654 Syntax:
4655 """""""
4656
4657 ::
4658
4659       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4660       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4661
4662 Overview:
4663 """""""""
4664
4665 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4666 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4667
4668 Arguments:
4669 """"""""""
4670
4671 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4672 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4673 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4674
4675 Semantics:
4676 """"""""""
4677
4678 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4679 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4680 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4681 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4682 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4683 corresponding shift amount in ``op2``.
4684
4685 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4686 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4687 non-zero.
4688
4689 Example:
4690 """"""""
4691
4692 .. code-block:: llvm
4693
4694       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4695       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4696       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4697       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4698       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4699       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4700
4701 '``ashr``' Instruction
4702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4703
4704 Syntax:
4705 """""""
4706
4707 ::
4708
4709       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4710       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4711
4712 Overview:
4713 """""""""
4714
4715 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4716 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4717 extension.
4718
4719 Arguments:
4720 """"""""""
4721
4722 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4723 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4724 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4725
4726 Semantics:
4727 """"""""""
4728
4729 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4730 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4731 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4732 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4733 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4734 corresponding shift amount in ``op2``.
4735
4736 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4737 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4738 non-zero.
4739
4740 Example:
4741 """"""""
4742
4743 .. code-block:: llvm
4744
4745       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4746       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4747       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4748       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4749       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4750       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4751
4752 '``and``' Instruction
4753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4754
4755 Syntax:
4756 """""""
4757
4758 ::
4759
4760       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4761
4762 Overview:
4763 """""""""
4764
4765 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4766 operands.
4767
4768 Arguments:
4769 """"""""""
4770
4771 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4772 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4773 arguments must have identical types.
4774
4775 Semantics:
4776 """"""""""
4777
4778 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4779
4780 +-----+-----+-----+
4781 | In0 | In1 | Out |
4782 +-----+-----+-----+
4783 |   0 |   0 |   0 |
4784 +-----+-----+-----+
4785 |   0 |   1 |   0 |
4786 +-----+-----+-----+
4787 |   1 |   0 |   0 |
4788 +-----+-----+-----+
4789 |   1 |   1 |   1 |
4790 +-----+-----+-----+
4791
4792 Example:
4793 """"""""
4794
4795 .. code-block:: llvm
4796
4797       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4798       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4799       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4800
4801 '``or``' Instruction
4802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4803
4804 Syntax:
4805 """""""
4806
4807 ::
4808
4809       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4810
4811 Overview:
4812 """""""""
4813
4814 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4815 two operands.
4816
4817 Arguments:
4818 """"""""""
4819
4820 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4821 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4822 arguments must have identical types.
4823
4824 Semantics:
4825 """"""""""
4826
4827 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4828
4829 +-----+-----+-----+
4830 | In0 | In1 | Out |
4831 +-----+-----+-----+
4832 |   0 |   0 |   0 |
4833 +-----+-----+-----+
4834 |   0 |   1 |   1 |
4835 +-----+-----+-----+
4836 |   1 |   0 |   1 |
4837 +-----+-----+-----+
4838 |   1 |   1 |   1 |
4839 +-----+-----+-----+
4840
4841 Example:
4842 """"""""
4843
4844 ::
4845
4846       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4847       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4848       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4849
4850 '``xor``' Instruction
4851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4852
4853 Syntax:
4854 """""""
4855
4856 ::
4857
4858       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4859
4860 Overview:
4861 """""""""
4862
4863 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4864 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4865 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4866
4867 Arguments:
4868 """"""""""
4869
4870 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4871 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4872 arguments must have identical types.
4873
4874 Semantics:
4875 """"""""""
4876
4877 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4878
4879 +-----+-----+-----+
4880 | In0 | In1 | Out |
4881 +-----+-----+-----+
4882 |   0 |   0 |   0 |
4883 +-----+-----+-----+
4884 |   0 |   1 |   1 |
4885 +-----+-----+-----+
4886 |   1 |   0 |   1 |
4887 +-----+-----+-----+
4888 |   1 |   1 |   0 |
4889 +-----+-----+-----+
4890
4891 Example:
4892 """"""""
4893
4894 .. code-block:: llvm
4895
4896       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4897       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4898       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4899       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4900
4901 Vector Operations
4902 -----------------
4903
4904 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4905 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4906 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4907 While LLVM does directly support these vector operations, many
4908 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4909 take full advantage of a specific target.
4910
4911 .. _i_extractelement:
4912
4913 '``extractelement``' Instruction
4914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4915
4916 Syntax:
4917 """""""
4918
4919 ::
4920
4921       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4922
4923 Overview:
4924 """""""""
4925
4926 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4927 from a vector at a specified index.
4928
4929 Arguments:
4930 """"""""""
4931
4932 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4933 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4934 the position from which to extract the element. The index may be a
4935 variable of any integer type.
4936
4937 Semantics:
4938 """"""""""
4939
4940 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4941 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4942 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4943
4944 Example:
4945 """"""""
4946
4947 .. code-block:: llvm
4948
4949       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4950
4951 .. _i_insertelement:
4952
4953 '``insertelement``' Instruction
4954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4955
4956 Syntax:
4957 """""""
4958
4959 ::
4960
4961       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4962
4963 Overview:
4964 """""""""
4965
4966 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4967 vector at a specified index.
4968
4969 Arguments:
4970 """"""""""
4971
4972 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4973 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4974 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4975 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4976 index may be a variable of any integer type.
4977
4978 Semantics:
4979 """"""""""
4980
4981 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4982 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4983 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4984 undefined.
4985
4986 Example:
4987 """"""""
4988
4989 .. code-block:: llvm
4990
4991       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4992
4993 .. _i_shufflevector:
4994
4995 '``shufflevector``' Instruction
4996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4997
4998 Syntax:
4999 """""""
5000
5001 ::
5002
5003       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
5004
5005 Overview:
5006 """""""""
5007
5008 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
5009 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5010 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5011
5012 Arguments:
5013 """"""""""
5014
5015 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5016 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5017 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5018 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5019 same as the element type of the first two operands.
5020
5021 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5022 constant integer or undef values.
5023
5024 Semantics:
5025 """"""""""
5026
5027 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5028 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5029 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5030 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5031 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5032 only one vector.
5033
5034 Example:
5035 """"""""
5036
5037 .. code-block:: llvm
5038
5039       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5040                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5041       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5042                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5043       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5044                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5045       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5046                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5047
5048 Aggregate Operations
5049 --------------------
5050
5051 LLVM supports several instructions for working with
5052 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5053
5054 .. _i_extractvalue:
5055
5056 '``extractvalue``' Instruction
5057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5058
5059 Syntax:
5060 """""""
5061
5062 ::
5063
5064       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5065
5066 Overview:
5067 """""""""
5068
5069 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5070 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5071
5072 Arguments:
5073 """"""""""
5074
5075 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5076 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5077 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5078 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5079
5080 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5081
5082 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5083    omitted and assumed to be zero.
5084 -  At least one index must be specified.
5085 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5086
5087 Semantics:
5088 """"""""""
5089
5090 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5091 the index operands.
5092
5093 Example:
5094 """"""""
5095
5096 .. code-block:: llvm
5097
5098       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5099
5100 .. _i_insertvalue:
5101
5102 '``insertvalue``' Instruction
5103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5104
5105 Syntax:
5106 """""""
5107
5108 ::
5109
5110       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5111
5112 Overview:
5113 """""""""
5114
5115 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5116 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5117
5118 Arguments:
5119 """"""""""
5120
5121 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5122 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5123 a first-class value to insert. The following operands are constant
5124 indices indicating the position at which to insert the value in a
5125 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5126 to insert must have the same type as the value identified by the
5127 indices.
5128
5129 Semantics:
5130 """"""""""
5131
5132 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5133 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5134 indices is that of ``elt``.
5135
5136 Example:
5137 """"""""
5138
5139 .. code-block:: llvm
5140
5141       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5142       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5143       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5144
5145 .. _memoryops:
5146
5147 Memory Access and Addressing Operations
5148 ---------------------------------------
5149
5150 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5151 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5152 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5153 memory in LLVM.
5154
5155 .. _i_alloca:
5156
5157 '``alloca``' Instruction
5158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5159
5160 Syntax:
5161 """""""
5162
5163 ::
5164
5165       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5166
5167 Overview:
5168 """""""""
5169
5170 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5171 currently executing function, to be automatically released when this
5172 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5173 generic address space (address space zero).
5174
5175 Arguments:
5176 """"""""""
5177
5178 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5179 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5180 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5181 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5182 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5183 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5184 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5185 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5186 boundary compatible with the type.
5187
5188 '``type``' may be any sized type.
5189
5190 Semantics:
5191 """"""""""
5192
5193 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5194 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5195 memory is automatically released when the function returns. The
5196 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5197 variables that must have an address available. When the function returns
5198 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5199 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5200 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5201 is not specified.
5202
5203 Example:
5204 """"""""
5205
5206 .. code-block:: llvm
5207
5208       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5209       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5210       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5211       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5212
5213 .. _i_load:
5214
5215 '``load``' Instruction
5216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5217
5218 Syntax:
5219 """""""
5220
5221 ::
5222
5223       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>]
5224       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5225       !<index> = !{ i32 1 }
5226
5227 Overview:
5228 """""""""
5229
5230 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5231
5232 Arguments:
5233 """"""""""
5234
5235 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5236 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5237 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5238 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5239 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5240 operations <volatile>`.
5241
5242 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5243 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5244 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5245 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5246 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5247 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5248 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5249 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5250 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5251 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5252 any defined semantics for atomic loads.
5253
5254 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5255 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5256 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5257 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5258 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5259 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5260 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5261 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5262
5263 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5264 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5265 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5266 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5267 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5268 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5269 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5270
5271 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5272 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5273 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5274 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5275 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5276 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable, 
5277 but it does imply that once the location is known dereferenceable 
5278 its value is henceforth unchanging.  
5279
5280 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5281 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5282 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5283 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5284 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5285 on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5286 to loads of a pointer type.  
5287
5288 Semantics:
5289 """"""""""
5290
5291 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5292 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5293 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5294 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5295 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5296 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5297 written using a store of the same type.
5298
5299 Examples:
5300 """""""""
5301
5302 .. code-block:: llvm
5303
5304       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5305       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5306       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5307
5308 .. _i_store:
5309
5310 '``store``' Instruction
5311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5312
5313 Syntax:
5314 """""""
5315
5316 ::
5317
5318       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5319       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5320
5321 Overview:
5322 """""""""
5323
5324 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5325
5326 Arguments:
5327 """"""""""
5328
5329 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5330 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5331 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5332 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5333 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5334 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5335 operations <volatile>`.
5336
5337 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5338 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5339 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5340 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5341 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5342 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5343 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5344 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5345 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5346 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5347 have any defined semantics for atomic stores.
5348
5349 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5350 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5351 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5352 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5353 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5354 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5355 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5356 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5357
5358 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5359 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5360 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5361 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5362 be reused in the cache. The code generator may select special
5363 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5364 x86.
5365
5366 Semantics:
5367 """"""""""
5368
5369 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5370 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5371 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5372 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5373 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5374 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5375 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5376 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5377
5378 Example:
5379 """"""""
5380
5381 .. code-block:: llvm
5382
5383       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5384       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5385       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5386
5387 .. _i_fence:
5388
5389 '``fence``' Instruction
5390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5391
5392 Syntax:
5393 """""""
5394
5395 ::
5396
5397       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5398
5399 Overview:
5400 """""""""
5401
5402 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5403 between operations.
5404
5405 Arguments:
5406 """"""""""
5407
5408 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5409 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5410 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5411
5412 Semantics:
5413 """"""""""
5414
5415 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5416 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5417 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5418 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5419 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5420 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5421 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5422 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5423 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5424 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5425 *happens-before* edge.
5426
5427 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5428 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5429 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5430
5431 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5432 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5433 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5434
5435 Example:
5436 """"""""
5437
5438 .. code-block:: llvm
5439
5440       fence acquire                          ; yields void
5441       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5442
5443 .. _i_cmpxchg:
5444
5445 '``cmpxchg``' Instruction
5446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5447
5448 Syntax:
5449 """""""
5450
5451 ::
5452
5453       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5454
5455 Overview:
5456 """""""""
5457
5458 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5459 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5460 equal, it tries to store a new value into the memory.
5461
5462 Arguments:
5463 """"""""""
5464
5465 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5466 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5467 address, and a new value to place at that address if the compared values
5468 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5469 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5470 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5471 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5472 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5473 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5474 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5475
5476 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5477 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5478 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5479 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5480 ``release`` or ``acq_rel``.
5481
5482 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5483 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5484 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5485 respect to all other code in the system.
5486
5487 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5488 equal to the size in memory of the operand.
5489
5490 Semantics:
5491 """"""""""
5492
5493 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5494 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5495 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5496 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5497
5498 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5499 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5500 matched.
5501
5502 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5503 if the value loaded equals ``cmp``.
5504
5505 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5506 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5507 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5508
5509 Example:
5510 """"""""
5511
5512 .. code-block:: llvm
5513
5514     entry:
5515       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5516       br label %loop
5517
5518     loop:
5519       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5520       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5521       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5522       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5523       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5524       br i1 %success, label %done, label %loop
5525
5526     done:
5527       ...
5528
5529 .. _i_atomicrmw:
5530
5531 '``atomicrmw``' Instruction
5532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5533
5534 Syntax:
5535 """""""
5536
5537 ::
5538
5539       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5540
5541 Overview:
5542 """""""""
5543
5544 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5545
5546 Arguments:
5547 """"""""""
5548
5549 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5550 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5551 operation. The operation must be one of the following keywords:
5552
5553 -  xchg
5554 -  add
5555 -  sub
5556 -  and
5557 -  nand
5558 -  or
5559 -  xor
5560 -  max
5561 -  min
5562 -  umax
5563 -  umin
5564
5565 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5566 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5567 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5568 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5569 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5570 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5571 operations <volatile>`.
5572
5573 Semantics:
5574 """"""""""
5575
5576 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5577 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5578 value at the location is returned. The modification is specified by the
5579 operation argument:
5580
5581 -  xchg: ``*ptr = val``
5582 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5583 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5584 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5585 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5586 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5587 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5588 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5589 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5590 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5591    comparison)
5592 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5593    comparison)
5594
5595 Example:
5596 """"""""
5597
5598 .. code-block:: llvm
5599
5600       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5601
5602 .. _i_getelementptr:
5603
5604 '``getelementptr``' Instruction
5605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5606
5607 Syntax:
5608 """""""
5609
5610 ::
5611
5612       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5613       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5614       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5615
5616 Overview:
5617 """""""""
5618
5619 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5620 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5621 address calculation only and does not access memory.
5622
5623 Arguments:
5624 """"""""""
5625
5626 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5627 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5628 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5629 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5630 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5631 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5632 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5633 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5634 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5635 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5636 would require loading the pointer before continuing calculation.
5637
5638 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5639 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5640 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5641 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5642 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5643 required to be constant. These integers are treated as signed values
5644 where relevant.
5645
5646 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5647 to LLVM:
5648
5649 .. code-block:: c
5650
5651     struct RT {
5652       char A;
5653       int B[10][20];
5654       char C;
5655     };
5656     struct ST {
5657       int X;
5658       double Y;
5659       struct RT Z;
5660     };
5661
5662     int *foo(struct ST *s) {
5663       return &s[1].Z.B[5][13];
5664     }
5665
5666 The LLVM code generated by Clang is:
5667
5668 .. code-block:: llvm
5669
5670     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5671     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5672
5673     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5674     entry:
5675       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5676       ret i32* %arrayidx
5677     }
5678
5679 Semantics:
5680 """"""""""
5681
5682 In the example above, the first index is indexing into the
5683 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5684 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5685 indexes into the third element of the structure, yielding a
5686 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5687 structure. The third index indexes into the second element of the
5688 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5689 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5690 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5691 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5692
5693 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5694 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5695 for the given testcase is equivalent to:
5696
5697 .. code-block:: llvm
5698
5699     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5700       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5701       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5702       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5703       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5704       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5705       ret i32* %t5
5706     }
5707
5708 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5709 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5710 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5711 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5712 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5713 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5714 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5715 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5716 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5717 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5718
5719 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5720 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5721 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5722 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5723 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5724 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5725 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5726 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5727 information.
5728
5729 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5730 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5731
5732 Example:
5733 """"""""
5734
5735 .. code-block:: llvm
5736
5737         ; yields [12 x i8]*:aptr
5738         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5739         ; yields i8*:vptr
5740         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5741         ; yields i8*:eptr
5742         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5743         ; yields i32*:iptr
5744         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5745
5746 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5747 must be a vector with the same number of elements. For example:
5748
5749 .. code-block:: llvm
5750
5751      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5752
5753 Conversion Operations
5754 ---------------------
5755
5756 The instructions in this category are the conversion instructions
5757 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5758 various bit conversions on the operand.
5759
5760 '``trunc .. to``' Instruction
5761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5762
5763 Syntax:
5764 """""""
5765
5766 ::
5767
5768       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5769
5770 Overview:
5771 """""""""
5772
5773 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5774
5775 Arguments:
5776 """"""""""
5777
5778 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5779 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5780 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5781 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5782 types are not allowed.
5783
5784 Semantics:
5785 """"""""""
5786
5787 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5788 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5789 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5790 It will always truncate bits.
5791
5792 Example:
5793 """"""""
5794
5795 .. code-block:: llvm
5796
5797       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5798       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5799       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5800       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5801
5802 '``zext .. to``' Instruction
5803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5804
5805 Syntax:
5806 """""""
5807
5808 ::
5809
5810       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5811
5812 Overview:
5813 """""""""
5814
5815 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5816
5817 Arguments:
5818 """"""""""
5819
5820 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5821 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5822 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5823 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5824
5825 Semantics:
5826 """"""""""
5827
5828 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5829 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5830
5831 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5832
5833 Example:
5834 """"""""
5835
5836 .. code-block:: llvm
5837
5838       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5839       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5840       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5841
5842 '``sext .. to``' Instruction
5843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5844
5845 Syntax:
5846 """""""
5847
5848 ::
5849
5850       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5851
5852 Overview:
5853 """""""""
5854
5855 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5856
5857 Arguments:
5858 """"""""""
5859
5860 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5861 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5862 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5863 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5864
5865 Semantics:
5866 """"""""""
5867
5868 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5869 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5870 of the type ``ty2``.
5871
5872 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5873
5874 Example:
5875 """"""""
5876
5877 .. code-block:: llvm
5878
5879       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5880       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5881       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5882
5883 '``fptrunc .. to``' Instruction
5884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5885
5886 Syntax:
5887 """""""
5888
5889 ::
5890
5891       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5892
5893 Overview:
5894 """""""""
5895
5896 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5897
5898 Arguments:
5899 """"""""""
5900
5901 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5902 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5903 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5904 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5905
5906 Semantics:
5907 """"""""""
5908
5909 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5910 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5911 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5912 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5913
5914 Example:
5915 """"""""
5916
5917 .. code-block:: llvm
5918
5919       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5920       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5921
5922 '``fpext .. to``' Instruction
5923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5924
5925 Syntax:
5926 """""""
5927
5928 ::
5929
5930       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5931
5932 Overview:
5933 """""""""
5934
5935 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5936 point value.
5937
5938 Arguments:
5939 """"""""""
5940
5941 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5942 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5943 to. The source type must be smaller than the destination type.
5944
5945 Semantics:
5946 """"""""""
5947
5948 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5949 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5950 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5951 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5952 *no-op cast* for a floating point cast.
5953
5954 Example:
5955 """"""""
5956
5957 .. code-block:: llvm
5958
5959       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5960       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5961
5962 '``fptoui .. to``' Instruction
5963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5964
5965 Syntax:
5966 """""""
5967
5968 ::
5969
5970       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5971
5972 Overview:
5973 """""""""
5974
5975 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5976 integer equivalent of type ``ty2``.
5977
5978 Arguments:
5979 """"""""""
5980
5981 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5982 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5983 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5984 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5985 type with the same number of elements as ``ty``
5986
5987 Semantics:
5988 """"""""""
5989
5990 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5991 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5992 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5993 are undefined.
5994
5995 Example:
5996 """"""""
5997
5998 .. code-block:: llvm
5999
6000       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
6001       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
6002       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
6003
6004 '``fptosi .. to``' Instruction
6005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6006
6007 Syntax:
6008 """""""
6009
6010 ::
6011
6012       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6013
6014 Overview:
6015 """""""""
6016
6017 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6018 ``value`` to type ``ty2``.
6019
6020 Arguments:
6021 """"""""""
6022
6023 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6024 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6025 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6026 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6027 type with the same number of elements as ``ty``
6028
6029 Semantics:
6030 """"""""""
6031
6032 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6033 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6034 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6035 are undefined.
6036
6037 Example:
6038 """"""""
6039
6040 .. code-block:: llvm
6041
6042       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6043       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6044       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6045
6046 '``uitofp .. to``' Instruction
6047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6048
6049 Syntax:
6050 """""""
6051
6052 ::
6053
6054       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6055
6056 Overview:
6057 """""""""
6058
6059 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6060 and converts that value to the ``ty2`` type.
6061
6062 Arguments:
6063 """"""""""
6064
6065 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6066 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6067 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6068 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6069 type with the same number of elements as ``ty``
6070
6071 Semantics:
6072 """"""""""
6073
6074 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6075 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6076 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6077 are undefined.
6078
6079 Example:
6080 """"""""
6081
6082 .. code-block:: llvm
6083
6084       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6085       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6086
6087 '``sitofp .. to``' Instruction
6088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6089
6090 Syntax:
6091 """""""
6092
6093 ::
6094
6095       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6096
6097 Overview:
6098 """""""""
6099
6100 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6101 converts that value to the ``ty2`` type.
6102
6103 Arguments:
6104 """"""""""
6105
6106 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6107 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6108 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6109 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6110 type with the same number of elements as ``ty``
6111
6112 Semantics:
6113 """"""""""
6114
6115 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6116 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6117 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6118 undefined.
6119
6120 Example:
6121 """"""""
6122
6123 .. code-block:: llvm
6124
6125       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6126       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6127
6128 .. _i_ptrtoint:
6129
6130 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6132
6133 Syntax:
6134 """""""
6135
6136 ::
6137
6138       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6139
6140 Overview:
6141 """""""""
6142
6143 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6144 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6145
6146 Arguments:
6147 """"""""""
6148
6149 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6150 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6151 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6152 a vector of integers type.
6153
6154 Semantics:
6155 """"""""""
6156
6157 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6158 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6159 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6160 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6161 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6162 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6163 change.
6164
6165 Example:
6166 """"""""
6167
6168 .. code-block:: llvm
6169
6170       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6171       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6172       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6173
6174 .. _i_inttoptr:
6175
6176 '``inttoptr .. to``' Instruction
6177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6178
6179 Syntax:
6180 """""""
6181
6182 ::
6183
6184       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6185
6186 Overview:
6187 """""""""
6188
6189 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6190 pointer type, ``ty2``.
6191
6192 Arguments:
6193 """"""""""
6194
6195 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6196 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6197 type.
6198
6199 Semantics:
6200 """"""""""
6201
6202 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6203 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6204 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6205 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6206 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6207 nothing is done (*no-op cast*).
6208
6209 Example:
6210 """"""""
6211
6212 .. code-block:: llvm
6213
6214       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6215       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6216       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6217       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6218
6219 .. _i_bitcast:
6220
6221 '``bitcast .. to``' Instruction
6222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6223
6224 Syntax:
6225 """""""
6226
6227 ::
6228
6229       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6230
6231 Overview:
6232 """""""""
6233
6234 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6235 changing any bits.
6236
6237 Arguments:
6238 """"""""""
6239
6240 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6241 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6242 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6243 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6244 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6245 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6246 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6247 long as they have the same size).
6248
6249 Semantics:
6250 """"""""""
6251
6252 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6253 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6254 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6255 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6256 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6257 pointers) types with the same address space through this instruction.
6258 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6259 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6260
6261 Example:
6262 """"""""
6263
6264 .. code-block:: llvm
6265
6266       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6267       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6268       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6269       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6270
6271 .. _i_addrspacecast:
6272
6273 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6275
6276 Syntax:
6277 """""""
6278
6279 ::
6280
6281       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6282
6283 Overview:
6284 """""""""
6285
6286 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6287 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6288
6289 Arguments:
6290 """"""""""
6291
6292 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6293 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6294 address space.
6295
6296 Semantics:
6297 """"""""""
6298
6299 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6300 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6301 value modification, depending on the target and the address space
6302 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6303 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6304 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6305 location.
6306
6307 Example:
6308 """"""""
6309
6310 .. code-block:: llvm
6311
6312       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6313       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6314       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6315
6316 .. _otherops:
6317
6318 Other Operations
6319 ----------------
6320
6321 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6322 which defy better classification.
6323
6324 .. _i_icmp:
6325
6326 '``icmp``' Instruction
6327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6328
6329 Syntax:
6330 """""""
6331
6332 ::
6333
6334       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6335
6336 Overview:
6337 """""""""
6338
6339 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6340 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6341 pointer, or pointer vector operands.
6342
6343 Arguments:
6344 """"""""""
6345
6346 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6347 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6348 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6349
6350 #. ``eq``: equal
6351 #. ``ne``: not equal
6352 #. ``ugt``: unsigned greater than
6353 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6354 #. ``ult``: unsigned less than
6355 #. ``ule``: unsigned less or equal
6356 #. ``sgt``: signed greater than
6357 #. ``sge``: signed greater or equal
6358 #. ``slt``: signed less than
6359 #. ``sle``: signed less or equal
6360
6361 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6362 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6363 must also be identical types.
6364
6365 Semantics:
6366 """"""""""
6367
6368 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6369 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6370 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6371
6372 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6373    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6374 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6375    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6376 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6377    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6378 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6379    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6380 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6381    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6382 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6383    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6384 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6385    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6386 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6387    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6388 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6389    if ``op1`` is less than ``op2``.
6390 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6391    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6392
6393 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6394 are compared as if they were integers.
6395
6396 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6397 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6398 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6399
6400 Example:
6401 """"""""
6402
6403 .. code-block:: llvm
6404
6405       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6406       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6407       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6408       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6409       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6410       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6411
6412 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6413 ``icmp`` instruction.
6414
6415 .. _i_fcmp:
6416
6417 '``fcmp``' Instruction
6418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6419
6420 Syntax:
6421 """""""
6422
6423 ::
6424
6425       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6426
6427 Overview:
6428 """""""""
6429
6430 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6431 values based on comparison of its operands.
6432
6433 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6434 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6435
6436 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6437 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6438 compared.
6439
6440 Arguments:
6441 """"""""""
6442
6443 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6444 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6445 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6446
6447 #. ``false``: no comparison, always returns false
6448 #. ``oeq``: ordered and equal
6449 #. ``ogt``: ordered and greater than
6450 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6451 #. ``olt``: ordered and less than
6452 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6453 #. ``one``: ordered and not equal
6454 #. ``ord``: ordered (no nans)
6455 #. ``ueq``: unordered or equal
6456 #. ``ugt``: unordered or greater than
6457 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6458 #. ``ult``: unordered or less than
6459 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6460 #. ``une``: unordered or not equal
6461 #. ``uno``: unordered (either nans)
6462 #. ``true``: no comparison, always returns true
6463
6464 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6465 that either operand may be a QNAN.
6466
6467 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6468 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6469 type. They must have identical types.
6470
6471 Semantics:
6472 """"""""""
6473
6474 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6475 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6476 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6477 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6478
6479 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6480 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6481    is equal to ``op2``.
6482 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6483    is greater than ``op2``.
6484 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6485    is greater than or equal to ``op2``.
6486 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6487    is less than ``op2``.
6488 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6489    is less than or equal to ``op2``.
6490 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6491    is not equal to ``op2``.
6492 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6493 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6494    equal to ``op2``.
6495 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6496    greater than ``op2``.
6497 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6498    greater than or equal to ``op2``.
6499 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6500    less than ``op2``.
6501 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6502    less than or equal to ``op2``.
6503 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6504    not equal to ``op2``.
6505 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6506 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6507
6508 Example:
6509 """"""""
6510
6511 .. code-block:: llvm
6512
6513       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6514       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6515       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6516       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6517
6518 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6519 ``fcmp`` instruction.
6520
6521 .. _i_phi:
6522
6523 '``phi``' Instruction
6524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6525
6526 Syntax:
6527 """""""
6528
6529 ::
6530
6531       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6532
6533 Overview:
6534 """""""""
6535
6536 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6537 graph representing the function.
6538
6539 Arguments:
6540 """"""""""
6541
6542 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6543 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6544 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6545 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6546 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6547 label arguments.
6548
6549 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6550 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6551 block.
6552
6553 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6554 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6555 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6556 instruction's return value on the same edge).
6557
6558 Semantics:
6559 """"""""""
6560
6561 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6562 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6563 executed just prior to the current block.
6564
6565 Example:
6566 """"""""
6567
6568 .. code-block:: llvm
6569
6570     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6571       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6572       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6573       br label %Loop
6574
6575 .. _i_select:
6576
6577 '``select``' Instruction
6578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6579
6580 Syntax:
6581 """""""
6582
6583 ::
6584
6585       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6586
6587       selty is either i1 or {<N x i1>}
6588
6589 Overview:
6590 """""""""
6591
6592 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6593 condition, without IR-level branching.
6594
6595 Arguments:
6596 """"""""""
6597
6598 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6599 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6600 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6601 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6602 elements.
6603
6604 Semantics:
6605 """"""""""
6606
6607 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6608 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6609 argument.
6610
6611 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6612 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6613
6614 Example:
6615 """"""""
6616
6617 .. code-block:: llvm
6618
6619       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6620
6621 .. _i_call:
6622
6623 '``call``' Instruction
6624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6625
6626 Syntax:
6627 """""""
6628
6629 ::
6630
6631       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6632
6633 Overview:
6634 """""""""
6635
6636 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6637
6638 Arguments:
6639 """"""""""
6640
6641 This instruction requires several arguments:
6642
6643 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6644    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6645    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6646    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6647    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6648
6649    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6650       recursive cycle in the call graph.
6651    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6652       forwarded in place.
6653
6654    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6655    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6656    rules:
6657
6658    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6659      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6660    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6661      produced by the call or void.
6662    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6663      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6664      in address space.
6665    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6666    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6667      returned, and inalloca, must match.
6668    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
6669      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
6670      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
6671
6672    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6673    the following conditions are met:
6674
6675    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6676    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6677       uses value of call or is void).
6678    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6679       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6680    -  `Platform-specific constraints are
6681       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6682
6683 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6684    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6685    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6686    calling convention of the call must match the calling convention of
6687    the target function, or else the behavior is undefined.
6688 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6689    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6690    are valid here.
6691 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6692    type of the return value. Functions that return no value are marked
6693    ``void``.
6694 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6695    being invoked. The argument types must match the types implied by
6696    this signature. This type can be omitted if the function is not
6697    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6698    function.
6699 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6700    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6701    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6702    to function value.
6703 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6704    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6705    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6706    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6707    extra arguments can be specified.
6708 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6709    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6710    attributes are valid here.
6711
6712 Semantics:
6713 """"""""""
6714
6715 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6716 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6717 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6718 flow continues with the instruction after the function call, and the
6719 return value of the function is bound to the result argument.
6720
6721 Example:
6722 """"""""
6723
6724 .. code-block:: llvm
6725
6726       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6727       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6728       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6729       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6730       call void %foo(i8 97 signext)
6731
6732       %struct.A = type { i32, i8 }
6733       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6734       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6735       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6736       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6737       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6738
6739 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6740 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6741 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6742 This is something we'd like to change in the future to provide better
6743 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6744
6745 .. _i_va_arg:
6746
6747 '``va_arg``' Instruction
6748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6749
6750 Syntax:
6751 """""""
6752
6753 ::
6754
6755       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6756
6757 Overview:
6758 """""""""
6759
6760 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6761 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6762 the ``va_arg`` macro in C.
6763
6764 Arguments:
6765 """"""""""
6766
6767 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6768 argument. It returns a value of the specified argument type and
6769 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6770 type of ``va_list`` is target specific.
6771
6772 Semantics:
6773 """"""""""
6774
6775 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6776 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6777 the next argument. For more information, see the variable argument
6778 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6779
6780 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6781 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6782 function.
6783
6784 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6785 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6786
6787 Example:
6788 """"""""
6789
6790 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6791
6792 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6793 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6794 types on any target.
6795
6796 .. _i_landingpad:
6797
6798 '``landingpad``' Instruction
6799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6800
6801 Syntax:
6802 """""""
6803
6804 ::
6805
6806       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6807       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6808
6809       <clause> := catch <type> <value>
6810       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6811
6812 Overview:
6813 """""""""
6814
6815 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6816 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6817 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6818 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6819 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6820 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6821
6822 Arguments:
6823 """"""""""
6824
6825 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6826 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6827 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6828
6829 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6830 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6831 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6832 clause takes an array constant as its argument. Use
6833 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6834 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6835 the ``cleanup`` flag.
6836
6837 Semantics:
6838 """"""""""
6839
6840 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6841 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6842 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6843 calling conventions, how the personality function results are
6844 represented in LLVM IR is target specific.
6845
6846 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6847 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6848 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6849 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6850 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6851 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6852 unwinding continues further up the call stack.
6853
6854 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6855
6856 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6857    of an '``invoke``' instruction.
6858 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6859    first non-PHI instruction.
6860 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6861    pad block.
6862 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6863    '``landingpad``' instruction.
6864 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6865    personality function.
6866
6867 Example:
6868 """"""""
6869
6870 .. code-block:: llvm
6871
6872       ;; A landing pad which can catch an integer.
6873       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6874                catch i8** @_ZTIi
6875       ;; A landing pad that is a cleanup.
6876       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6877                cleanup
6878       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6879       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6880                catch i8** @_ZTIi
6881                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6882
6883 .. _intrinsics:
6884
6885 Intrinsic Functions
6886 ===================
6887
6888 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6889 have well known names and semantics and are required to follow certain
6890 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6891 for the LLVM language that does not require changing all of the
6892 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6893 reader/writer, the parser, etc...).
6894
6895 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6896 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6897 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6898 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6899 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6900 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6901 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6902 are added that they be documented here.
6903
6904 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6905 represents a family of functions that perform the same operation but on
6906 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6907 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6908 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6909 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6910 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6911 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6912 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6913 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6914 argument or the result.
6915
6916 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6917 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6918 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6919 whose type is matched against another type do not. For example, the
6920 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6921 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6922 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6923 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6924 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6925 type is matched against the return type, it does not require its own
6926 name suffix.
6927
6928 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6929 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6930
6931 .. _int_varargs:
6932
6933 Variable Argument Handling Intrinsics
6934 -------------------------------------
6935
6936 Variable argument support is defined in LLVM with the
6937 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6938 functions. These functions are related to the similarly named macros
6939 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6940
6941 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6942 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6943 does not define what this type is, so all transformations should be
6944 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6945
6946 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6947 variable argument handling intrinsic functions are used.
6948
6949 .. code-block:: llvm
6950
6951     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
6952     ; it is merely an i8*.
6953     %struct.va_list = type { i8* }
6954
6955     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
6956     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
6957
6958     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6959       ; Initialize variable argument processing
6960       %ap = alloca %struct.va_list
6961       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
6962       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6963
6964       ; Read a single integer argument
6965       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
6966
6967       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6968       %aq = alloca i8*
6969       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6970       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6971       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6972
6973       ; Stop processing of arguments.
6974       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6975       ret i32 %tmp
6976     }
6977
6978     declare void @llvm.va_start(i8*)
6979     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6980     declare void @llvm.va_end(i8*)
6981
6982 .. _int_va_start:
6983
6984 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6985 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6986
6987 Syntax:
6988 """""""
6989
6990 ::
6991
6992       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6993
6994 Overview:
6995 """""""""
6996
6997 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6998 subsequent use by ``va_arg``.
6999
7000 Arguments:
7001 """"""""""
7002
7003 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7004
7005 Semantics:
7006 """"""""""
7007
7008 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
7009 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7010 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7011 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7012 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7013 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7014 that out.
7015
7016 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7018
7019 Syntax:
7020 """""""
7021
7022 ::
7023
7024       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7025
7026 Overview:
7027 """""""""
7028
7029 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7030 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7031
7032 Arguments:
7033 """"""""""
7034
7035 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7036
7037 Semantics:
7038 """"""""""
7039
7040 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7041 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7042 element to which the argument points. Calls to
7043 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7044 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7045 ``llvm.va_end``.
7046
7047 .. _int_va_copy:
7048
7049 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7051
7052 Syntax:
7053 """""""
7054
7055 ::
7056
7057       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7058
7059 Overview:
7060 """""""""
7061
7062 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7063 from the source argument list to the destination argument list.
7064
7065 Arguments:
7066 """"""""""
7067
7068 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7069 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7070
7071 Semantics:
7072 """"""""""
7073
7074 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7075 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7076 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7077 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7078 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7079
7080 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7081 --------------------------------------
7082
7083 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7084 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
7085 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7086 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7087 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7088 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
7089 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7090 details, see `Accurate Garbage Collection with
7091 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7092
7093 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
7094 address space (address space zero).
7095
7096 .. _int_gcroot:
7097
7098 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7100
7101 Syntax:
7102 """""""
7103
7104 ::
7105
7106       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7107
7108 Overview:
7109 """""""""
7110
7111 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7112 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7113
7114 Arguments:
7115 """"""""""
7116
7117 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7118 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7119 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7120 root.
7121
7122 Semantics:
7123 """"""""""
7124
7125 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7126 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7127 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7128 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7129 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7130
7131 .. _int_gcread:
7132
7133 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7135
7136 Syntax:
7137 """""""
7138
7139 ::
7140
7141       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7142
7143 Overview:
7144 """""""""
7145
7146 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7147 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7148 barriers.
7149
7150 Arguments:
7151 """"""""""
7152
7153 The second argument is the address to read from, which should be an
7154 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7155 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7156 runtime (otherwise null).
7157
7158 Semantics:
7159 """"""""""
7160
7161 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7162 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7163 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7164 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7165 algorithm <gc>`.
7166
7167 .. _int_gcwrite:
7168
7169 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7171
7172 Syntax:
7173 """""""
7174
7175 ::
7176
7177       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7178
7179 Overview:
7180 """""""""
7181
7182 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7183 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7184 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7185
7186 Arguments:
7187 """"""""""
7188
7189 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7190 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7191 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7192 object, Obj may be null.
7193
7194 Semantics:
7195 """"""""""
7196
7197 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7198 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7199 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7200 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7201 algorithm <gc>`.
7202
7203 Code Generator Intrinsics
7204 -------------------------
7205
7206 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7207 may only be implemented with code generator support.
7208
7209 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7211
7212 Syntax:
7213 """""""
7214
7215 ::
7216
7217       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7218
7219 Overview:
7220 """""""""
7221
7222 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7223 target-specific value indicating the return address of the current
7224 function or one of its callers.
7225
7226 Arguments:
7227 """"""""""
7228
7229 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7230 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7231 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7232 value.
7233
7234 Semantics:
7235 """"""""""
7236
7237 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7238 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7239 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7240 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7241 used for debugging purposes.
7242
7243 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7244 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7245 of the obvious source-language caller.
7246
7247 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7249
7250 Syntax:
7251 """""""
7252
7253 ::
7254
7255       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7256
7257 Overview:
7258 """""""""
7259
7260 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7261 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7262
7263 Arguments:
7264 """"""""""
7265
7266 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7267 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7268 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7269 value.
7270
7271 Semantics:
7272 """"""""""
7273
7274 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7275 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7276 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7277 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7278 used for debugging purposes.
7279
7280 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7281 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7282 of the obvious source-language caller.
7283
7284 .. _int_read_register:
7285 .. _int_write_register:
7286
7287 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7289
7290 Syntax:
7291 """""""
7292
7293 ::
7294
7295       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7296       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7297       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7298       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7299       !0 = !{!"sp\00"}
7300
7301 Overview:
7302 """""""""
7303
7304 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7305 provides access to the named register. The register must be valid on
7306 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7307 with the register being read.
7308
7309 Semantics:
7310 """"""""""
7311
7312 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7313 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7314 the current value of the register, where possible.
7315
7316 This is useful to implement named register global variables that need
7317 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7318 bare-metal programs including OS kernels.
7319
7320 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7321 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7322 allocatable registers are not supported.
7323
7324 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7325 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7326 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7327 registers.
7328
7329 .. _int_stacksave:
7330
7331 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7333
7334 Syntax:
7335 """""""
7336
7337 ::
7338
7339       declare i8* @llvm.stacksave()
7340
7341 Overview:
7342 """""""""
7343
7344 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7345 of the function stack, for use with
7346 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7347 implementing language features like scoped automatic variable sized
7348 arrays in C99.
7349
7350 Semantics:
7351 """"""""""
7352
7353 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7354 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7355 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7356 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7357 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7358 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7359 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7360
7361 .. _int_stackrestore:
7362
7363 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7365
7366 Syntax:
7367 """""""
7368
7369 ::
7370
7371       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7372
7373 Overview:
7374 """""""""
7375
7376 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7377 the function stack to the state it was in when the corresponding
7378 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7379 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7380 sized arrays in C99.
7381
7382 Semantics:
7383 """"""""""
7384
7385 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7386
7387 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7389
7390 Syntax:
7391 """""""
7392
7393 ::
7394
7395       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7396
7397 Overview:
7398 """""""""
7399
7400 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7401 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7402 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7403 its performance characteristics.
7404
7405 Arguments:
7406 """"""""""
7407
7408 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7409 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7410 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7411 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7412 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7413 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7414 arguments must be constant integers.
7415
7416 Semantics:
7417 """"""""""
7418
7419 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7420 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7421 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7422 the processor cache for better performance.
7423
7424 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7426
7427 Syntax:
7428 """""""
7429
7430 ::
7431
7432       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7433
7434 Overview:
7435 """""""""
7436
7437 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7438 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7439 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7440 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7441 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7442 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7443 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7444 allow correlations of simulation runs.
7445
7446 Arguments:
7447 """"""""""
7448
7449 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7450
7451 Semantics:
7452 """"""""""
7453
7454 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7455 that do not support this intrinsic may ignore it.
7456
7457 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7459
7460 Syntax:
7461 """""""
7462
7463 ::
7464
7465       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7466
7467 Overview:
7468 """""""""
7469
7470 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7471 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7472 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7473 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7474 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7475 timings.
7476
7477 Semantics:
7478 """"""""""
7479
7480 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7481 memory. Implementations are allowed to either return a application
7482 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7483 is lowered to a constant 0.
7484
7485 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7486 running at and the host platform.
7487
7488 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7490
7491 Syntax:
7492 """""""
7493
7494 ::
7495
7496       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7497
7498 Overview:
7499 """""""""
7500
7501 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7502 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7503 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7504 flushes the instruction cache.
7505
7506 Semantics:
7507 """"""""""
7508
7509 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7510 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7511 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7512 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7513 privileges.
7514
7515 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7516 time library.
7517
7518 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7519 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7520
7521 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
7522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7523
7524 Syntax:
7525 """""""
7526
7527 ::
7528
7529       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
7530                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
7531
7532 Overview:
7533 """""""""
7534
7535 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
7536 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
7537 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
7538 program at runtime.
7539
7540 Arguments:
7541 """"""""""
7542
7543 The first argument is a pointer to a global variable containing the
7544 name of the entity being instrumented. This should generally be the
7545 (mangled) function name for a set of counters.
7546
7547 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
7548 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
7549 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
7550 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
7551 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
7552
7553 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
7554 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
7555
7556 Semantics:
7557 """"""""""
7558
7559 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
7560 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
7561 structures and the code to increment the appropriate value, in a
7562 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
7563 the ``llvm-profdata`` tool.
7564
7565 Standard C Library Intrinsics
7566 -----------------------------
7567
7568 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7569 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7570 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7571 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7572
7573 .. _int_memcpy:
7574
7575 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7577
7578 Syntax:
7579 """""""
7580
7581 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7582 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7583 support all bit widths however.
7584
7585 ::
7586
7587       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7588                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7589       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7590                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7591
7592 Overview:
7593 """""""""
7594
7595 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7596 source location to the destination location.
7597
7598 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7599 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7600 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7601
7602 Arguments:
7603 """"""""""
7604
7605 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7606 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7607 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7608 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7609 boolean indicating a volatile access.
7610
7611 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7612 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7613 are aligned to that boundary.
7614
7615 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7616 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7617 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7618
7619 Semantics:
7620 """"""""""
7621
7622 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7623 source location to the destination location, which are not allowed to
7624 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7625 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7626 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7627
7628 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7630
7631 Syntax:
7632 """""""
7633
7634 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7635 bit width and for different address space. Not all targets support all
7636 bit widths however.
7637
7638 ::
7639
7640       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7641                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7642       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7643                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7644
7645 Overview:
7646 """""""""
7647
7648 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7649 source location to the destination location. It is similar to the
7650 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7651 overlap.
7652
7653 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7654 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7655 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7656
7657 Arguments:
7658 """"""""""
7659
7660 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7661 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7662 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7663 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7664 boolean indicating a volatile access.
7665
7666 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7667 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7668 aligned to that boundary.
7669
7670 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7671 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7672 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7673
7674 Semantics:
7675 """"""""""
7676
7677 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7678 source location to the destination location, which may overlap. It
7679 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7680 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7681 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7682
7683 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7685
7686 Syntax:
7687 """""""
7688
7689 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7690 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7691 support all bit widths.
7692
7693 ::
7694
7695       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7696                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7697       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7698                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7699
7700 Overview:
7701 """""""""
7702
7703 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7704 particular byte value.
7705
7706 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7707 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7708 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7709
7710 Arguments:
7711 """"""""""
7712
7713 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7714 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7715 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7716 argument is the known alignment of the destination location.
7717
7718 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7719 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7720 that boundary.
7721
7722 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7723 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7724 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7725
7726 Semantics:
7727 """"""""""
7728
7729 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7730 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7731 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7732 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7733
7734 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7736
7737 Syntax:
7738 """""""
7739
7740 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7741 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7742 all types however.
7743
7744 ::
7745
7746       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7747       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7748       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7749       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7750       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7751
7752 Overview:
7753 """""""""
7754
7755 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7756 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7757 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7758 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7759 because there is no need to worry about errno being set).
7760 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7761
7762 Arguments:
7763 """"""""""
7764
7765 The argument and return value are floating point numbers of the same
7766 type.
7767
7768 Semantics:
7769 """"""""""
7770
7771 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7772 nonnegative floating point number.
7773
7774 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7776
7777 Syntax:
7778 """""""
7779
7780 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7781 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7782 all types however.
7783
7784 ::
7785
7786       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7787       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7788       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7789       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7790       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7791
7792 Overview:
7793 """""""""
7794
7795 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7796 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7797 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7798 used, the second argument remains a scalar integer value.
7799
7800 Arguments:
7801 """"""""""
7802
7803 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7804 raise to that power.
7805
7806 Semantics:
7807 """"""""""
7808
7809 This function returns the first value raised to the second power with an
7810 unspecified sequence of rounding operations.
7811
7812 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7814
7815 Syntax:
7816 """""""
7817
7818 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7819 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7820 all types however.
7821
7822 ::
7823
7824       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7825       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7826       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7827       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7828       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7829
7830 Overview:
7831 """""""""
7832
7833 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7834
7835 Arguments:
7836 """"""""""
7837
7838 The argument and return value are floating point numbers of the same
7839 type.
7840
7841 Semantics:
7842 """"""""""
7843
7844 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7845 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7846 conditions in the same way.
7847
7848 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7850
7851 Syntax:
7852 """""""
7853
7854 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7855 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7856 all types however.
7857
7858 ::
7859
7860       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7861       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7862       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7863       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7864       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7865
7866 Overview:
7867 """""""""
7868
7869 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7870
7871 Arguments:
7872 """"""""""
7873
7874 The argument and return value are floating point numbers of the same
7875 type.
7876
7877 Semantics:
7878 """"""""""
7879
7880 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7881 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7882 conditions in the same way.
7883
7884 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7886
7887 Syntax:
7888 """""""
7889
7890 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7891 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7892 all types however.
7893
7894 ::
7895
7896       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7897       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7898       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7899       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7900       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7901
7902 Overview:
7903 """""""""
7904
7905 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7906 specified (positive or negative) power.
7907
7908 Arguments:
7909 """"""""""
7910
7911 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7912 to raise to that power.
7913
7914 Semantics:
7915 """"""""""
7916
7917 This function returns the first value raised to the second power,
7918 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7919 handles error conditions in the same way.
7920
7921 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7923
7924 Syntax:
7925 """""""
7926
7927 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7928 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7929 all types however.
7930
7931 ::
7932
7933       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7934       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7935       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7936       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7937       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7938
7939 Overview:
7940 """""""""
7941
7942 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7943
7944 Arguments:
7945 """"""""""
7946
7947 The argument and return value are floating point numbers of the same
7948 type.
7949
7950 Semantics:
7951 """"""""""
7952
7953 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7954 would, and handles error conditions in the same way.
7955
7956 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7958
7959 Syntax:
7960 """""""
7961
7962 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7963 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7964 all types however.
7965
7966 ::
7967
7968       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7969       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7970       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7971       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7972       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7973
7974 Overview:
7975 """""""""
7976
7977 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7978
7979 Arguments:
7980 """"""""""
7981
7982 The argument and return value are floating point numbers of the same
7983 type.
7984
7985 Semantics:
7986 """"""""""
7987
7988 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7989 would, and handles error conditions in the same way.
7990
7991 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7993
7994 Syntax:
7995 """""""
7996
7997 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7998 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7999 all types however.
8000
8001 ::
8002
8003       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
8004       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
8005       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
8006       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
8007       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8008
8009 Overview:
8010 """""""""
8011
8012 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8013
8014 Arguments:
8015 """"""""""
8016
8017 The argument and return value are floating point numbers of the same
8018 type.
8019
8020 Semantics:
8021 """"""""""
8022
8023 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8024 would, and handles error conditions in the same way.
8025
8026 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8028
8029 Syntax:
8030 """""""
8031
8032 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8033 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8034 all types however.
8035
8036 ::
8037
8038       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8039       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8040       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8041       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8042       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8043
8044 Overview:
8045 """""""""
8046
8047 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8048
8049 Arguments:
8050 """"""""""
8051
8052 The argument and return value are floating point numbers of the same
8053 type.
8054
8055 Semantics:
8056 """"""""""
8057
8058 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8059 would, and handles error conditions in the same way.
8060
8061 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8063
8064 Syntax:
8065 """""""
8066
8067 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8068 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8069 all types however.
8070
8071 ::
8072
8073       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8074       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8075       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8076       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8077       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8078
8079 Overview:
8080 """""""""
8081
8082 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8083
8084 Arguments:
8085 """"""""""
8086
8087 The argument and return value are floating point numbers of the same
8088 type.
8089
8090 Semantics:
8091 """"""""""
8092
8093 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8094 would, and handles error conditions in the same way.
8095
8096 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8098
8099 Syntax:
8100 """""""
8101
8102 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8103 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8104 all types however.
8105
8106 ::
8107
8108       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8109       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8110       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8111       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8112       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8113
8114 Overview:
8115 """""""""
8116
8117 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8118 operation.
8119
8120 Arguments:
8121 """"""""""
8122
8123 The argument and return value are floating point numbers of the same
8124 type.
8125
8126 Semantics:
8127 """"""""""
8128
8129 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8130 would, and does not set errno.
8131
8132 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8134
8135 Syntax:
8136 """""""
8137
8138 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8139 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8140 all types however.
8141
8142 ::
8143
8144       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8145       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8146       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8147       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8148       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8149
8150 Overview:
8151 """""""""
8152
8153 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8154 operand.
8155
8156 Arguments:
8157 """"""""""
8158
8159 The argument and return value are floating point numbers of the same
8160 type.
8161
8162 Semantics:
8163 """"""""""
8164
8165 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8166 would, and handles error conditions in the same way.
8167
8168 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8169 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8170
8171 Syntax:
8172 """""""
8173
8174 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8175 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8176 all types however.
8177
8178 ::
8179
8180       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8181       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8182       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8183       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8184       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8185
8186 Overview:
8187 """""""""
8188
8189 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8190 arguments.
8191
8192
8193 Arguments:
8194 """"""""""
8195
8196 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8197 type.
8198
8199 Semantics:
8200 """"""""""
8201
8202 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8203 fmin.
8204
8205 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8206 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8207 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8208 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8209
8210 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8212
8213 Syntax:
8214 """""""
8215
8216 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8217 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8218 all types however.
8219
8220 ::
8221
8222       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8223       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8224       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8225       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8226       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8227
8228 Overview:
8229 """""""""
8230
8231 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8232 arguments.
8233
8234
8235 Arguments:
8236 """"""""""
8237
8238 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8239 type.
8240
8241 Semantics:
8242 """"""""""
8243 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8244 fmax.
8245
8246 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8247 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8248 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8249 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8250
8251 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8253
8254 Syntax:
8255 """""""
8256
8257 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8258 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8259 all types however.
8260
8261 ::
8262
8263       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8264       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8265       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8266       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8267       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8268
8269 Overview:
8270 """""""""
8271
8272 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8273 first operand and the sign of the second operand.
8274
8275 Arguments:
8276 """"""""""
8277
8278 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8279 type.
8280
8281 Semantics:
8282 """"""""""
8283
8284 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8285 functions would, and handles error conditions in the same way.
8286
8287 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8289
8290 Syntax:
8291 """""""
8292
8293 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8294 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8295 all types however.
8296
8297 ::
8298
8299       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8300       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8301       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8302       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8303       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8304
8305 Overview:
8306 """""""""
8307
8308 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8309
8310 Arguments:
8311 """"""""""
8312
8313 The argument and return value are floating point numbers of the same
8314 type.
8315
8316 Semantics:
8317 """"""""""
8318
8319 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8320 would, and handles error conditions in the same way.
8321
8322 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8324
8325 Syntax:
8326 """""""
8327
8328 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8329 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8330 all types however.
8331
8332 ::
8333
8334       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8335       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8336       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8337       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8338       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8339
8340 Overview:
8341 """""""""
8342
8343 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8344
8345 Arguments:
8346 """"""""""
8347
8348 The argument and return value are floating point numbers of the same
8349 type.
8350
8351 Semantics:
8352 """"""""""
8353
8354 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8355 would, and handles error conditions in the same way.
8356
8357 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8359
8360 Syntax:
8361 """""""
8362
8363 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8364 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8365 all types however.
8366
8367 ::
8368
8369       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8370       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8371       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8372       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8373       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8374
8375 Overview:
8376 """""""""
8377
8378 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8379 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8380
8381 Arguments:
8382 """"""""""
8383
8384 The argument and return value are floating point numbers of the same
8385 type.
8386
8387 Semantics:
8388 """"""""""
8389
8390 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8391 would, and handles error conditions in the same way.
8392
8393 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8395
8396 Syntax:
8397 """""""
8398
8399 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8400 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8401 all types however.
8402
8403 ::
8404
8405       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8406       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8407       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8408       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8409       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8410
8411 Overview:
8412 """""""""
8413
8414 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8415 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8416 operand isn't an integer.
8417
8418 Arguments:
8419 """"""""""
8420
8421 The argument and return value are floating point numbers of the same
8422 type.
8423
8424 Semantics:
8425 """"""""""
8426
8427 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8428 would, and handles error conditions in the same way.
8429
8430 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8432
8433 Syntax:
8434 """""""
8435
8436 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8437 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8438 all types however.
8439
8440 ::
8441
8442       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8443       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8444       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8445       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8446       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8447
8448 Overview:
8449 """""""""
8450
8451 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8452 nearest integer.
8453
8454 Arguments:
8455 """"""""""
8456
8457 The argument and return value are floating point numbers of the same
8458 type.
8459
8460 Semantics:
8461 """"""""""
8462
8463 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8464 functions would, and handles error conditions in the same way.
8465
8466 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8468
8469 Syntax:
8470 """""""
8471
8472 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8473 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8474 all types however.
8475
8476 ::
8477
8478       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8479       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8480       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8481       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8482       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8483
8484 Overview:
8485 """""""""
8486
8487 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8488 nearest integer.
8489
8490 Arguments:
8491 """"""""""
8492
8493 The argument and return value are floating point numbers of the same
8494 type.
8495
8496 Semantics:
8497 """"""""""
8498
8499 This function returns the same values as the libm ``round``
8500 functions would, and handles error conditions in the same way.
8501
8502 Bit Manipulation Intrinsics
8503 ---------------------------
8504
8505 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8506 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8507
8508 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8509 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8510
8511 Syntax:
8512 """""""
8513
8514 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8515 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8516
8517 ::
8518
8519       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8520       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8521       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8522
8523 Overview:
8524 """""""""
8525
8526 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8527 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8528 These are useful for performing operations on data that is not in the
8529 target's native byte order.
8530
8531 Semantics:
8532 """"""""""
8533
8534 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8535 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8536 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8537 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8538 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8539 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8540 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8541 respectively).
8542
8543 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8545
8546 Syntax:
8547 """""""
8548
8549 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8550 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8551 support all bit widths or vector types, however.
8552
8553 ::
8554
8555       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8556       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8557       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8558       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8559       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8560       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8561
8562 Overview:
8563 """""""""
8564
8565 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8566 in a value.
8567
8568 Arguments:
8569 """"""""""
8570
8571 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8572 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8573 match the argument type.
8574
8575 Semantics:
8576 """"""""""
8577
8578 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8579 each element of a vector.
8580
8581 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8583
8584 Syntax:
8585 """""""
8586
8587 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8588 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8589 targets support all bit widths or vector types, however.
8590
8591 ::
8592
8593       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8594       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8595       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8596       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8597       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8598       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8599
8600 Overview:
8601 """""""""
8602
8603 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8604 leading zeros in a variable.
8605
8606 Arguments:
8607 """"""""""
8608
8609 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8610 any integer type, or a vector with integer element type. The return
8611 type must match the first argument type.
8612
8613 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8614 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8615 defined result. Historically some architectures did not provide a
8616 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8617 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8618
8619 Semantics:
8620 """"""""""
8621
8622 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8623 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8624 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8625 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8626 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8627
8628 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8630
8631 Syntax:
8632 """""""
8633
8634 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8635 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8636 support all bit widths or vector types, however.
8637
8638 ::
8639
8640       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8641       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8642       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8643       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8644       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8645       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8646
8647 Overview:
8648 """""""""
8649
8650 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8651 trailing zeros.
8652
8653 Arguments:
8654 """"""""""
8655
8656 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8657 any integer type, or a vector with integer element type. The return
8658 type must match the first argument type.
8659
8660 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8661 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8662 defined result. Historically some architectures did not provide a
8663 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8664 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8665
8666 Semantics:
8667 """"""""""
8668
8669 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8670 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8671 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8672 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8673 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8674
8675 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8676 -----------------------------------
8677
8678 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8679
8680 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8682
8683 Syntax:
8684 """""""
8685
8686 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8687 on any integer bit width.
8688
8689 ::
8690
8691       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8692       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8693       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8694
8695 Overview:
8696 """""""""
8697
8698 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8699 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8700 occurred during the signed summation.
8701
8702 Arguments:
8703 """"""""""
8704
8705 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8706 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8707 bit width. The second element of the result structure must be of type
8708 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8709 addition.
8710
8711 Semantics:
8712 """"""""""
8713
8714 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8715 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8716 first element of which is the signed summation, and the second element
8717 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8718 overflow.
8719
8720 Examples:
8721 """""""""
8722
8723 .. code-block:: llvm
8724
8725       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8726       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8727       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8728       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8729
8730 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8732
8733 Syntax:
8734 """""""
8735
8736 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8737 on any integer bit width.
8738
8739 ::
8740
8741       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8742       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8743       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8744
8745 Overview:
8746 """""""""
8747
8748 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8749 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8750 occurred during the unsigned summation.
8751
8752 Arguments:
8753 """"""""""
8754
8755 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8756 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8757 bit width. The second element of the result structure must be of type
8758 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8759 addition.
8760
8761 Semantics:
8762 """"""""""
8763
8764 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8765 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8766 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8767 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8768
8769 Examples:
8770 """""""""
8771
8772 .. code-block:: llvm
8773
8774       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8775       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8776       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8777       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8778
8779 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8781
8782 Syntax:
8783 """""""
8784
8785 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8786 on any integer bit width.
8787
8788 ::
8789
8790       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8791       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8792       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8793
8794 Overview:
8795 """""""""
8796
8797 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8798 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8799 overflow occurred during the signed subtraction.
8800
8801 Arguments:
8802 """"""""""
8803
8804 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8805 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8806 bit width. The second element of the result structure must be of type
8807 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8808 subtraction.
8809
8810 Semantics:
8811 """"""""""
8812
8813 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8814 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8815 first element of which is the subtraction, and the second element of
8816 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8817 overflow.
8818
8819 Examples:
8820 """""""""
8821
8822 .. code-block:: llvm
8823
8824       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8825       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8826       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8827       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8828
8829 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8831
8832 Syntax:
8833 """""""
8834
8835 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8836 on any integer bit width.
8837
8838 ::
8839
8840       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8841       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8842       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8843
8844 Overview:
8845 """""""""
8846
8847 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8848 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8849 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8850
8851 Arguments:
8852 """"""""""
8853
8854 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8855 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8856 bit width. The second element of the result structure must be of type
8857 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8858 subtraction.
8859
8860 Semantics:
8861 """"""""""
8862
8863 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8864 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8865 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8866 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8867 overflow.
8868
8869 Examples:
8870 """""""""
8871
8872 .. code-block:: llvm
8873
8874       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8875       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8876       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8877       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8878
8879 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8881
8882 Syntax:
8883 """""""
8884
8885 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8886 on any integer bit width.
8887
8888 ::
8889
8890       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8891       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8892       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8893
8894 Overview:
8895 """""""""
8896
8897 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8898 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8899 overflow occurred during the signed multiplication.
8900
8901 Arguments:
8902 """"""""""
8903
8904 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8905 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8906 bit width. The second element of the result structure must be of type
8907 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8908 multiplication.
8909
8910 Semantics:
8911 """"""""""
8912
8913 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8914 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8915 the first element of which is the multiplication, and the second element
8916 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8917 overflow.
8918
8919 Examples:
8920 """""""""
8921
8922 .. code-block:: llvm
8923
8924       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8925       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8926       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8927       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8928
8929 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8931
8932 Syntax:
8933 """""""
8934
8935 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8936 on any integer bit width.
8937
8938 ::
8939
8940       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8941       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8942       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8943
8944 Overview:
8945 """""""""
8946
8947 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8948 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8949 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8950
8951 Arguments:
8952 """"""""""
8953
8954 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8955 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8956 bit width. The second element of the result structure must be of type
8957 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8958 multiplication.
8959
8960 Semantics:
8961 """"""""""
8962
8963 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8964 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8965 the first element of which is the multiplication, and the second
8966 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8967 resulted in an overflow.
8968
8969 Examples:
8970 """""""""
8971
8972 .. code-block:: llvm
8973
8974       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8975       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8976       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8977       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8978
8979 Specialised Arithmetic Intrinsics
8980 ---------------------------------
8981
8982 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8984
8985 Syntax:
8986 """""""
8987
8988 ::
8989
8990       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8991       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8992
8993 Overview:
8994 """""""""
8995
8996 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8997 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8998 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8999 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
9000 and add instructions.
9001
9002 Arguments:
9003 """"""""""
9004
9005 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
9006 multiplicands, a and b, and an addend c.
9007
9008 Semantics:
9009 """"""""""
9010
9011 The expression:
9012
9013 ::
9014
9015       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9016
9017 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9018 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9019 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9020 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9021 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9022 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9023
9024 Examples:
9025 """""""""
9026
9027 .. code-block:: llvm
9028
9029       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9030
9031 Half Precision Floating Point Intrinsics
9032 ----------------------------------------
9033
9034 For most target platforms, half precision floating point is a
9035 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9036 but does not support computation in the format.
9037
9038 This means that code must first load the half-precision floating point
9039 value as an i16, then convert it to float with
9040 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9041 then be performed on the float value (including extending to double
9042 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9043 if needed, then converted to i16 with
9044 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9045 i16 value.
9046
9047 .. _int_convert_to_fp16:
9048
9049 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9051
9052 Syntax:
9053 """""""
9054
9055 ::
9056
9057       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9058       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9059
9060 Overview:
9061 """""""""
9062
9063 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9064 conventional floating point type to half precision floating point format.
9065
9066 Arguments:
9067 """"""""""
9068
9069 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9070 converted.
9071
9072 Semantics:
9073 """"""""""
9074
9075 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9076 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9077 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9078
9079 Examples:
9080 """""""""
9081
9082 .. code-block:: llvm
9083
9084       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9085       store i16 %res, i16* @x, align 2
9086
9087 .. _int_convert_from_fp16:
9088
9089 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9091
9092 Syntax:
9093 """""""
9094
9095 ::
9096
9097       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9098       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9099
9100 Overview:
9101 """""""""
9102
9103 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9104 conversion from half precision floating point format to single precision
9105 floating point format.
9106
9107 Arguments:
9108 """"""""""
9109
9110 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9111 converted.
9112
9113 Semantics:
9114 """"""""""
9115
9116 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9117 conversion from half single precision floating point format to single
9118 precision floating point format. The input half-float value is
9119 represented by an ``i16`` value.
9120
9121 Examples:
9122 """""""""
9123
9124 .. code-block:: llvm
9125
9126       %a = load i16* @x, align 2
9127       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9128
9129 Debugger Intrinsics
9130 -------------------
9131
9132 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9133 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9134 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9135 document.
9136
9137 Exception Handling Intrinsics
9138 -----------------------------
9139
9140 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9141 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9142 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9143
9144 .. _int_trampoline:
9145
9146 Trampoline Intrinsics
9147 ---------------------
9148
9149 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9150 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9151 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9152 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9153 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9154 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9155 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9156 extension.
9157
9158 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9159 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9160 It can be created as follows:
9161
9162 .. code-block:: llvm
9163
9164       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9165       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9166       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9167       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9168       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9169
9170 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9171 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9172
9173 .. _int_it:
9174
9175 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9177
9178 Syntax:
9179 """""""
9180
9181 ::
9182
9183       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9184
9185 Overview:
9186 """""""""
9187
9188 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9189 turning it into a trampoline.
9190
9191 Arguments:
9192 """"""""""
9193
9194 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9195 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9196 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9197 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9198 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9199 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9200 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9201 bitcast to an ``i8*``.
9202
9203 Semantics:
9204 """"""""""
9205
9206 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9207 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9208 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9209 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9210 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9211 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9212 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9213 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9214 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9215 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9216 modified, then the effect of any later call to the returned function
9217 pointer is undefined.
9218
9219 .. _int_at:
9220
9221 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9223
9224 Syntax:
9225 """""""
9226
9227 ::
9228
9229       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9230
9231 Overview:
9232 """""""""
9233
9234 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9235 a trampoline (passed as ``tramp``).
9236
9237 Arguments:
9238 """"""""""
9239
9240 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9241 code filled in by a previous call to
9242 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9243
9244 Semantics:
9245 """"""""""
9246
9247 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9248 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9249 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9250 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9251 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9252
9253 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9254 ---------------------------------------
9255
9256 LLVM provides intrinsics for predicated vector load and store operations. The predicate is specified by a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits of the mask are on, the intrinsic is identical to a regular vector load or store. When all bits are off, no memory is accessed.
9257
9258 .. _int_mload:
9259
9260 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9262
9263 Syntax:
9264 """""""
9265 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9266
9267 ::
9268
9269       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9270       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9271
9272 Overview:
9273 """""""""
9274
9275 Reads a vector from memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes in the passthru operand.
9276
9277
9278 Arguments:
9279 """"""""""
9280
9281 The first operand is the base pointer for the load. The second operand is the alignment of the source location. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean 'i1' values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the base pointer and the type of passthru operand are the same vector types.
9282
9283
9284 Semantics:
9285 """"""""""
9286
9287 The '``llvm.masked.load``' intrinsic is designed for conditional reading of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked loads and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar load operations.
9288 The result of this operation is equivalent to a regular vector load instruction followed by a 'select' between the loaded and the passthru values, predicated on the same mask. However, using this intrinsic prevents exceptions on memory access to masked-off lanes.
9289
9290
9291 ::
9292
9293        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9294        
9295        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9296        %loadlal = load <16 x float>* %ptr, align 4
9297        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9298
9299 .. _int_mstore:
9300
9301 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9303
9304 Syntax:
9305 """""""
9306 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9307
9308 ::
9309
9310        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9311        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9312
9313 Overview:
9314 """""""""
9315
9316 Writes a vector to memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
9317
9318 Arguments:
9319 """"""""""
9320
9321 The first operand is the vector value to be written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the value operand. The third operand is the alignment of the destination location. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
9322
9323
9324 Semantics:
9325 """"""""""
9326
9327 The '``llvm.masked.store``' intrinsics is designed for conditional writing of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked store and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9328 The result of this operation is equivalent to a load-modify-store sequence. However, using this intrinsic prevents exceptions and data races on memory access to masked-off lanes.
9329
9330 ::
9331
9332        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9333        
9334        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9335        %oldval = load <16 x float>* %ptr, align 4
9336        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9337        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9338
9339
9340 Memory Use Markers
9341 ------------------
9342
9343 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9344 memory objects and ranges where variables are immutable.
9345
9346 .. _int_lifestart:
9347
9348 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9350
9351 Syntax:
9352 """""""
9353
9354 ::
9355
9356       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9357
9358 Overview:
9359 """""""""
9360
9361 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9362 object's lifetime.
9363
9364 Arguments:
9365 """"""""""
9366
9367 The first argument is a constant integer representing the size of the
9368 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9369 to the object.
9370
9371 Semantics:
9372 """"""""""
9373
9374 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9375 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9376 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9377 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9378
9379 .. _int_lifeend:
9380
9381 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9383
9384 Syntax:
9385 """""""
9386
9387 ::
9388
9389       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9390
9391 Overview:
9392 """""""""
9393
9394 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9395 object's lifetime.
9396
9397 Arguments:
9398 """"""""""
9399
9400 The first argument is a constant integer representing the size of the
9401 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9402 to the object.
9403
9404 Semantics:
9405 """"""""""
9406
9407 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9408 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9409 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9410 object following this intrinsic may be removed as dead.
9411
9412 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9414
9415 Syntax:
9416 """""""
9417
9418 ::
9419
9420       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9421
9422 Overview:
9423 """""""""
9424
9425 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9426 a memory object will not change.
9427
9428 Arguments:
9429 """"""""""
9430
9431 The first argument is a constant integer representing the size of the
9432 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9433 to the object.
9434
9435 Semantics:
9436 """"""""""
9437
9438 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9439 the return value, the referenced memory location is constant and
9440 unchanging.
9441
9442 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9444
9445 Syntax:
9446 """""""
9447
9448 ::
9449
9450       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9451
9452 Overview:
9453 """""""""
9454
9455 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9456 memory object are mutable.
9457
9458 Arguments:
9459 """"""""""
9460
9461 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9462 The second argument is a constant integer representing the size of the
9463 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9464 pointer to the object.
9465
9466 Semantics:
9467 """"""""""
9468
9469 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9470
9471 General Intrinsics
9472 ------------------
9473
9474 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9475 purpose.
9476
9477 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9479
9480 Syntax:
9481 """""""
9482
9483 ::
9484
9485       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9486
9487 Overview:
9488 """""""""
9489
9490 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9491
9492 Arguments:
9493 """"""""""
9494
9495 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9496 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9497 source file name, and the last argument is the line number.
9498
9499 Semantics:
9500 """"""""""
9501
9502 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9503 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9504 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9505 ignored by code generation and optimization.
9506
9507 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9509
9510 Syntax:
9511 """""""
9512
9513 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9514 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9515 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9516 '``0``'.
9517
9518 ::
9519
9520       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9521       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9522       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9523       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9524       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9525
9526 Overview:
9527 """""""""
9528
9529 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9530
9531 Arguments:
9532 """"""""""
9533
9534 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9535 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9536 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9537 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9538
9539 Semantics:
9540 """"""""""
9541
9542 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9543 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9544 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9545 generation and optimization.
9546
9547 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9549
9550 Syntax:
9551 """""""
9552
9553 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9554 any integer bit width.
9555
9556 ::
9557
9558       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9559       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9560       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9561       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9562       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9563
9564 Overview:
9565 """""""""
9566
9567 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9568
9569 Arguments:
9570 """"""""""
9571
9572 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9573 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9574 global string which is the source file name, and the last argument is
9575 the line number. It returns the value of the first argument.
9576
9577 Semantics:
9578 """"""""""
9579
9580 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9581 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9582 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9583 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9584
9585 '``llvm.trap``' Intrinsic
9586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9587
9588 Syntax:
9589 """""""
9590
9591 ::
9592
9593       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9594
9595 Overview:
9596 """""""""
9597
9598 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9599
9600 Arguments:
9601 """"""""""
9602
9603 None.
9604
9605 Semantics:
9606 """"""""""
9607
9608 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9609 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9610 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9611
9612 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9613 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9614
9615 Syntax:
9616 """""""
9617
9618 ::
9619
9620       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9621
9622 Overview:
9623 """""""""
9624
9625 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9626
9627 Arguments:
9628 """"""""""
9629
9630 None.
9631
9632 Semantics:
9633 """"""""""
9634
9635 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9636 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9637 debugger.
9638
9639 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9641
9642 Syntax:
9643 """""""
9644
9645 ::
9646
9647       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9648
9649 Overview:
9650 """""""""
9651
9652 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9653 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9654 is placed on the stack before local variables.
9655
9656 Arguments:
9657 """"""""""
9658
9659 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9660 The first argument is the value loaded from the stack guard
9661 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9662 enough space to hold the value of the guard.
9663
9664 Semantics:
9665 """"""""""
9666
9667 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9668 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9669 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9670 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9671 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9672 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9673 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9674
9675 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9676 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9677
9678 Syntax:
9679 """""""
9680
9681 ::
9682
9683       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9684
9685 Overview:
9686 """""""""
9687
9688 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9689 created stack protector and if they are not equal calls the
9690 ``__stack_chk_fail()`` function.
9691
9692 Arguments:
9693 """"""""""
9694
9695 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9696 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9697
9698 Semantics:
9699 """"""""""
9700
9701 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9702 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9703 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9704
9705 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9706 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9707 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9708 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9709 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9710 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9711 codegen after the tail call decision has occurred.
9712
9713 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9715
9716 Syntax:
9717 """""""
9718
9719 ::
9720
9721       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9722       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9723
9724 Overview:
9725 """""""""
9726
9727 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9728 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9729 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9730 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9731 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9732 other object.
9733
9734 Arguments:
9735 """"""""""
9736
9737 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9738 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9739 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9740 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9741 only accepts constants.
9742
9743 Semantics:
9744 """"""""""
9745
9746 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9747 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9748 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9749 on the ``min`` argument).
9750
9751 '``llvm.expect``' Intrinsic
9752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9753
9754 Syntax:
9755 """""""
9756
9757 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9758 integer bit width.
9759
9760 ::
9761
9762       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9763       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9764       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9765
9766 Overview:
9767 """""""""
9768
9769 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9770 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9771
9772 Arguments:
9773 """"""""""
9774
9775 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9776 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9777 constant value, variables are not allowed.
9778
9779 Semantics:
9780 """"""""""
9781
9782 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9783
9784 '``llvm.assume``' Intrinsic
9785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9786
9787 Syntax:
9788 """""""
9789
9790 ::
9791
9792       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
9793
9794 Overview:
9795 """""""""
9796
9797 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
9798 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
9799 of the code.
9800
9801 Arguments:
9802 """"""""""
9803
9804 The condition which the optimizer may assume is always true.
9805
9806 Semantics:
9807 """"""""""
9808
9809 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
9810 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
9811 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
9812 provided condition are not used for code generation. If the condition is
9813 violated during execution, the behavior is undefined.
9814
9815 Please note that optimizer might limit the transformations performed on values
9816 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
9817 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
9818 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does cause
9819 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
9820 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
9821 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
9822 optimizer.
9823
9824 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9826
9827 Syntax:
9828 """""""
9829
9830 ::
9831
9832       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9833
9834 Overview:
9835 """""""""
9836
9837 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
9838 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
9839 with an invoke instruction.
9840
9841 Arguments:
9842 """"""""""
9843
9844 None.
9845
9846 Semantics:
9847 """"""""""
9848
9849 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9850 by codegen.
9851
9852 Stack Map Intrinsics
9853 --------------------
9854
9855 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9856 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9857 are described in :doc:`StackMaps`.