f7914f864fb88080a743298cdd469ebae6e61a0c
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0).
132
133 It also shows a convention that we follow in this document. When
134 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
135 that defines the type and name of value produced.
136
137 High Level Structure
138 ====================
139
140 Module Structure
141 ----------------
142
143 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
144 translation unit of the input programs. Each module consists of
145 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
146 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
147 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
148 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
149
150 .. code-block:: llvm
151
152     ; Declare the string constant as a global constant.
153     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
154
155     ; External declaration of the puts function
156     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
157
158     ; Definition of main function
159     define i32 @main() {   ; i32()*
160       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
161       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
162
163       ; Call puts function to write out the string to stdout.
164       call i32 @puts(i8* %cast210)
165       ret i32 0
166     }
167
168     ; Named metadata
169     !1 = metadata !{i32 42}
170     !foo = !{!1, null}
171
172 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
173 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
174 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
175 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
176
177 In general, a module is made up of a list of global values (where both
178 functions and global variables are global values). Global values are
179 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
180 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
181 following :ref:`linkage types <linkage>`.
182
183 .. _linkage:
184
185 Linkage Types
186 -------------
187
188 All Global Variables and Functions have one of the following types of
189 linkage:
190
191 ``private``
192     Global values with "``private``" linkage are only directly
193     accessible by objects in the current module. In particular, linking
194     code into a module with an private global value may cause the
195     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
196     symbol is private to the module, all references can be updated. This
197     doesn't show up in any symbol table in the object file.
198 ``linker_private``
199     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
200     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
201     they are removed by the linker from the final linked image
202     (executable or dynamic library).
203 ``linker_private_weak``
204     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
205     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
206     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
207     image (executable or dynamic library).
208 ``internal``
209     Similar to private, but the value shows as a local symbol
210     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
211     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
212 ``available_externally``
213     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
214     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
215     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
216     of the definition of the global, which is known to be somewhere
217     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
218     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
219     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
220     not declarations.
221 ``linkonce``
222     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
223     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
224     some forms of inline functions, templates, or other code which must
225     be generated in each translation unit that uses it, but where the
226     body may be overridden with a more definitive definition later.
227     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
228     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
229     inline the body of this function into callers because it doesn't
230     know if this definition of the function is the definitive definition
231     within the program or whether it will be overridden by a stronger
232     definition. To enable inlining and other optimizations, use
233     "``linkonce_odr``" linkage.
234 ``weak``
235     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
236     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
237     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
238     in C source code.
239 ``common``
240     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
241     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
242     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
243     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
244     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
245     must have a zero initializer, and may not be marked
246     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
247     common linkage.
248
249 .. _linkage_appending:
250
251 ``appending``
252     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
253     pointer to array type. When two global variables with appending
254     linkage are linked together, the two global arrays are appended
255     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
256     system linker append together "sections" with identical names when
257     .o files are linked.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``external``
271     If none of the above identifiers are used, the global is externally
272     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
273     resolve external symbol references.
274
275 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
276 platform only. They are designed to support importing (exporting)
277 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
278
279 ``dllimport``
280     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
281     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
282     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
283     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
284     name.
285 ``dllexport``
286     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
287     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
288     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291
292 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
293 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
294 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
295 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
296 declarations), they are accessible outside of the current module.
297
298 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
299 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
300
301 .. _callingconv:
302
303 Calling Conventions
304 -------------------
305
306 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
307 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
308 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
309 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
310 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
311 added in the future:
312
313 "``ccc``" - The C calling convention
314     This calling convention (the default if no other calling convention
315     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
316     convention supports varargs function calls and tolerates some
317     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
318     the function (as does normal C).
319 "``fastcc``" - The fast calling convention
320     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
321     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
322     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
323     code for the target, without having to conform to an externally
324     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
325     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
326     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
327     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
328     match the prototype of the function definition.
329 "``coldcc``" - The cold calling convention
330     This calling convention attempts to make code in the caller as
331     efficient as possible under the assumption that the call is not
332     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
333     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
334     This calling convention does not support varargs and requires the
335     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
336     function definition.
337 "``cc 10``" - GHC convention
338     This calling convention has been implemented specifically for use by
339     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
340     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
341     by disabling callee save registers. This calling convention should
342     not be used lightly but only for specific situations such as an
343     alternative to the *register pinning* performance technique often
344     used when implementing functional programming languages. At the
345     moment only X86 supports this convention and it has the following
346     limitations:
347
348     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
349        floating point types are supported.
350     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
351        floating point parameters.
352
353     This calling convention supports `tail call
354     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
355     caller and callee are using it.
356 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
357     This calling convention has been implemented specifically for use by
358     the `High-Performance Erlang
359     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
360     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
361     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
362     registers for argument passing than the ordinary C calling
363     convention and defines no callee-saved registers. The calling
364     convention properly supports `tail call
365     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
366     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
367     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
368     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
369     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
370     bit).
371 "``cc <n>``" - Numbered convention
372     Any calling convention may be specified by number, allowing
373     target-specific calling conventions to be used. Target specific
374     calling conventions start at 64.
375
376 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
377 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
378 convention.
379
380 .. _visibilitystyles:
381
382 Visibility Styles
383 -----------------
384
385 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
386 styles:
387
388 "``default``" - Default style
389     On targets that use the ELF object file format, default visibility
390     means that the declaration is visible to other modules and, in
391     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
392     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
393     to other modules. Default visibility corresponds to "external
394     linkage" in the language.
395 "``hidden``" - Hidden style
396     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
397     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
398     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
399     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
400     library) can reference it directly.
401 "``protected``" - Protected style
402     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
403     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
404     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
405     cannot be overridden by another module.
406
407 .. _namedtypes:
408
409 Named Types
410 -----------
411
412 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
413 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
414 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
415 specification is:
416
417 .. code-block:: llvm
418
419     %mytype = type { %mytype*, i32 }
420
421 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
422 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
423 expected with the syntax "%mytype".
424
425 Note that type names are aliases for the structural type that they
426 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
427 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
428 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
429 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
430 render all types of a particular shape. This means that if you have code
431 where two different source types end up having the same LLVM type, that
432 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
433 an important design point and isn't going to change.
434
435 .. _globalvars:
436
437 Global Variables
438 ----------------
439
440 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
441 instead of run-time.
442
443 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
444 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
445
446 Global variables in other translation units can also be declared, in which
447 case they don't have an initializer.
448
449 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
450 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
451 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
452 TLS model may be specified:
453
454 ``localdynamic``
455     For variables that are only used within the current shared library.
456 ``initialexec``
457     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
458 ``localexec``
459     For variables defined in the executable and only used within it.
460
461 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
462 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
463 more information on under which circumstances the different models may
464 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
465 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
466
467 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
468 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
469 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
470 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
471 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
472 variable.
473
474 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
475 constant, even if the final definition of the global is not. This
476 capability can be used to enable slightly better optimization of the
477 program, but requires the language definition to guarantee that
478 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
479 units that do not include the definition.
480
481 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
482 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
483 always define a pointer to their "content" type because they describe a
484 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
485 pointers.
486
487 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
488 that the address is not significant, only the content. Constants marked
489 like this can be merged with other constants if they have the same
490 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
491 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
492 whose address is significant.
493
494 A global variable may be declared to reside in a target-specific
495 numbered address space. For targets that support them, address spaces
496 may affect how optimizations are performed and/or what target
497 instructions are used to access the variable. The default address space
498 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
499
500 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
501 target supports it, it will emit globals to the section specified.
502
503 By default, global initializers are optimized by assuming that global
504 variables defined within the module are not modified from their
505 initial values before the start of the global initializer.  This is
506 true even for variables potentially accessible from outside the
507 module, including those with external linkage or appearing in
508 ``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
509 variable with ``externally_initialized``.
510
511 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
512 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
513 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
514 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
515 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
516 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
517 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
518 assume that the globals are densely packed in their section and try to
519 iterate over them as an array, alignment padding would break this
520 iteration.
521
522 For example, the following defines a global in a numbered address space
523 with an initializer, section, and alignment:
524
525 .. code-block:: llvm
526
527     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
528
529 The following example just declares a global variable
530
531 .. code-block:: llvm
532
533    @G = external global i32
534
535 The following example defines a thread-local global with the
536 ``initialexec`` TLS model:
537
538 .. code-block:: llvm
539
540     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
541
542 .. _functionstructure:
543
544 Functions
545 ---------
546
547 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
548 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
549 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
550 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
551 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
552 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
553 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
554 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
555 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
556 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
557
558 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
559 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
560 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
561 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
562 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
563 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
564 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
565
566 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
567 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
568 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
569 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
570 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
571 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
572 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
573 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
574 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
575
576 The first basic block in a function is special in two ways: it is
577 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
578 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
579 the entry block of a function). Because the block can have no
580 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
581
582 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
583 target supports it, it will emit functions to the section specified.
584
585 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
586 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
587 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
588 is specified, the function is forced to have at least that much
589 alignment. All alignments must be a power of 2.
590
591 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
592 be significant and two identical functions can be merged.
593
594 Syntax::
595
596     define [linkage] [visibility]
597            [cconv] [ret attrs]
598            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
599            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
600            [gc] [prefix Constant] { ... }
601
602 .. _langref_aliases:
603
604 Aliases
605 -------
606
607 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
608 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
609 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
610 :ref:`visibility style <visibility>`.
611
612 Syntax::
613
614     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
615
616 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
617 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
618 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
619 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non weak
620 alias.
621
622 .. _namedmetadatastructure:
623
624 Named Metadata
625 --------------
626
627 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
628 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
629 operands for a named metadata.
630
631 Syntax::
632
633     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
634     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
635     !1 = metadata !{metadata !"one"}
636     !2 = metadata !{metadata !"two"}
637     ; A named metadata.
638     !name = !{!0, !1, !2}
639
640 .. _paramattrs:
641
642 Parameter Attributes
643 --------------------
644
645 The return type and each parameter of a function type may have a set of
646 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
647 used to communicate additional information about the result or
648 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
649 of the function, not of the function type, so functions with different
650 parameter attributes can have the same function type.
651
652 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
653 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
654 For example:
655
656 .. code-block:: llvm
657
658     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
659     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
660     declare signext i8 @returns_signed_char()
661
662 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
663 ``readonly``) come immediately after the argument list.
664
665 Currently, only the following parameter attributes are defined:
666
667 ``zeroext``
668     This indicates to the code generator that the parameter or return
669     value should be zero-extended to the extent required by the target's
670     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
671     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
672 ``signext``
673     This indicates to the code generator that the parameter or return
674     value should be sign-extended to the extent required by the target's
675     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
676     the callee (for a return value).
677 ``inreg``
678     This indicates that this parameter or return value should be treated
679     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
680     a function call or return (usually, by putting it in a register as
681     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
682     two different kinds of registers). Use of this attribute is
683     target-specific.
684 ``byval``
685     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
686     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
687     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
688     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
689     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
690     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
691     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
692     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
693     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
694     values.
695
696     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
697     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
698     form and the known alignment of the pointer specified to the call
699     site. If the alignment is not specified, then the code generator
700     makes a target-specific assumption.
701
702 ``sret``
703     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
704     structure that is the return value of the function in the source
705     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
706     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
707     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
708     the first parameter. This is not a valid attribute for return
709     values.
710 ``noalias``
711     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
712     the argument or return value do not alias pointer values which are
713     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
714     call to the parent function, dependencies between memory references
715     from before or after the call and from those during the call are
716     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
717     value used in that call. The caller shares the responsibility with
718     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
719     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
720     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
721
722     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
723     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
724     though it is slightly weaker.
725
726     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
727     while LLVM's ``noalias`` is.
728 ``nocapture``
729     This indicates that the callee does not make any copies of the
730     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
731     attribute for return values.
732
733 .. _nest:
734
735 ``nest``
736     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
737     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
738     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
739
740 ``returned``
741     This indicates that the function always returns the argument as its return
742     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
743     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
744     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
745     the callee. The parameter and the function return type must be valid
746     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
747     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
748
749 .. _gc:
750
751 Garbage Collector Names
752 -----------------------
753
754 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
755 string:
756
757 .. code-block:: llvm
758
759     define void @f() gc "name" { ... }
760
761 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
762 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
763 support the named garbage collection algorithm.
764
765 .. _prefixdata:
766
767 Prefix Data
768 -----------
769
770 Prefix data is data associated with a function which the code generator
771 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
772 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
773 specific functions and make it available through the function pointer while
774 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
775 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
776 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
777 of the prefix data.
778
779 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
780 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
781 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
782 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
783 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
784 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
785 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
786 makes the format of the prefix data highly target dependent.
787
788 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
789 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
790 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
791 of the prefix data.
792
793 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
794 which encodes the ``nop`` instruction:
795
796 .. code-block:: llvm
797
798     define void @f() prefix i8 144 { ... }
799
800 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
801 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
802 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
803
804 .. code-block:: llvm
805
806     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
807
808     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
809
810 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
811 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
812 optimizers but will not be emitted in the object file.
813
814 .. _attrgrp:
815
816 Attribute Groups
817 ----------------
818
819 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
820 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
821 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
822 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
823 group will capture the important command line flags used to build that file.
824
825 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
826 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
827 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
828 different groups are merged.
829
830 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
831 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
832
833 .. code-block:: llvm
834
835    ; Target-independent attributes:
836    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
837
838    ; Target-dependent attributes:
839    attributes #1 = { "no-sse" }
840
841    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
842    define void @f() #0 #1 { ... }
843
844 .. _fnattrs:
845
846 Function Attributes
847 -------------------
848
849 Function attributes are set to communicate additional information about
850 a function. Function attributes are considered to be part of the
851 function, not of the function type, so functions with different function
852 attributes can have the same function type.
853
854 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
855 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
856 example:
857
858 .. code-block:: llvm
859
860     define void @f() noinline { ... }
861     define void @f() alwaysinline { ... }
862     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
863     define void @f() optsize { ... }
864
865 ``alignstack(<n>)``
866     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
867     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
868     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
869     parentheses.
870 ``alwaysinline``
871     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
872     this function into callers whenever possible, ignoring any active
873     inlining size threshold for this caller.
874 ``builtin``
875     This indicates that the callee function at a call site should be
876     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
877     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
878     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
879     attribute.
880 ``cold``
881     This attribute indicates that this function is rarely called. When
882     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
883     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
884     weight.
885 ``inlinehint``
886     This attribute indicates that the source code contained a hint that
887     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
888     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
889     inliner.
890 ``minsize``
891     This attribute suggests that optimization passes and code generator
892     passes make choices that keep the code size of this function as small
893     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
894     performance in order to minimize the size of the generated code.
895 ``naked``
896     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
897     function. This can have very system-specific consequences.
898 ``nobuiltin``
899     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
900     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
901     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
902     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
903     and on function declarations and definitions.
904 ``noduplicate``
905     This attribute indicates that calls to the function cannot be
906     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
907     within its parent function, but may not be duplicated within
908     its parent function.
909
910     A function containing a ``noduplicate`` call may still
911     be an inlining candidate, provided that the call is not
912     duplicated by inlining. That implies that the function has
913     internal linkage and only has one call site, so the original
914     call is dead after inlining.
915 ``noimplicitfloat``
916     This attributes disables implicit floating point instructions.
917 ``noinline``
918     This attribute indicates that the inliner should never inline this
919     function in any situation. This attribute may not be used together
920     with the ``alwaysinline`` attribute.
921 ``nonlazybind``
922     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
923     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
924     startup time if the function is not called during program startup.
925 ``noredzone``
926     This attribute indicates that the code generator should not use a
927     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
928 ``noreturn``
929     This function attribute indicates that the function never returns
930     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
931     function ever does dynamically return.
932 ``nounwind``
933     This function attribute indicates that the function never returns
934     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
935     unwind, its runtime behavior is undefined.
936 ``optnone``
937     This function attribute indicates that the function is not optimized
938     by any optimization or code generator passes with the
939     exception of interprocedural optimization passes.
940     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
941     attribute; this attribute is also incompatible
942     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
943
944     The inliner should never inline this function in any situation.
945     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
946     candidates for inlining inside the body of this function.
947 ``optsize``
948     This attribute suggests that optimization passes and code generator
949     passes make choices that keep the code size of this function low,
950     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
951     long as they do not significantly impact runtime performance.
952 ``readnone``
953     On a function, this attribute indicates that the function computes its
954     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
955     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
956     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
957     caller functions. It does not write through any pointer arguments
958     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
959     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
960     the ``C++`` exception throwing methods.
961
962     On an argument, this attribute indicates that the function does not
963     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
964     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
965 ``readonly``
966     On a function, this attribute indicates that the function does not write
967     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
968     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
969     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
970     state that may be set in the caller. A readonly function always
971     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
972     called with the same set of arguments and global state. It cannot
973     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
974     methods.
975
976     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
977     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
978     the pointer points to.
979 ``returns_twice``
980     This attribute indicates that this function can return twice. The C
981     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
982     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
983     functions.
984 ``sanitize_address``
985     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
986     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
987 ``sanitize_memory``
988     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
989     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
990 ``sanitize_thread``
991     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
992     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
993 ``ssp``
994     This attribute indicates that the function should emit a stack
995     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
996     placed on the stack before the local variables that's checked upon
997     return from the function to see if it has been overwritten. A
998     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
999     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1000
1001     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1002     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1003     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1004       ``ssp-buffer-size``.
1005
1006     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1007     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1008     function will have an ``ssp`` attribute.
1009 ``sspreq``
1010     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1011     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1012     attribute.
1013
1014     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1015     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1016     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1017     an ``sspreq`` attribute.
1018 ``sspstrong``
1019     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1020     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1021     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1022     will enable protectors for functions with:
1023
1024     - Arrays of any size and type
1025     - Aggregates containing an array of any size and type.
1026     - Calls to alloca().
1027     - Local variables that have had their address taken.
1028
1029     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1030
1031     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1032     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1033     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1034 ``uwtable``
1035     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1036     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1037     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1038     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1039     units.
1040
1041 .. _moduleasm:
1042
1043 Module-Level Inline Assembly
1044 ----------------------------
1045
1046 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1047 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1048 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1049 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1050
1051 .. code-block:: llvm
1052
1053     module asm "inline asm code goes here"
1054     module asm "more can go here"
1055
1056 The strings can contain any character by escaping non-printable
1057 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1058 two digit hex code for the number.
1059
1060 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1061 assembly code is generated.
1062
1063 .. _langref_datalayout:
1064
1065 Data Layout
1066 -----------
1067
1068 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1069 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1070 simply:
1071
1072 .. code-block:: llvm
1073
1074     target datalayout = "layout specification"
1075
1076 The *layout specification* consists of a list of specifications
1077 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1078 with a letter and may include other information after the letter to
1079 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1080 as follows:
1081
1082 ``E``
1083     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1084     the bits with the most significance have the lowest address
1085     location.
1086 ``e``
1087     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1088     is, the bits with the least significance have the lowest address
1089     location.
1090 ``S<size>``
1091     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1092     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1093     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1094     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1095     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1096     alignment promotions.
1097 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1098     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1099     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1100     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1101     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1102     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1103     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1104 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1105     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1106     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1107 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1108     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1109     ``<size>``.
1110 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1111     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1112     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1113     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1114     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1115     targets.
1116 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1117     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1118     ``<size>``.
1119 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1120     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1121     ``<size>``.
1122 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1123     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1124     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1125     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1126     this set are considered to support most general arithmetic operations
1127     efficiently.
1128
1129 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1130 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1131 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1132 specifications are given in this list:
1133
1134 -  ``E`` - big endian
1135 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1136 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1137    same as the default address space.
1138 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1139 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1140 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1141 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1142 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1143 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1144    alignment of 64-bits
1145 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1146 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1147 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1148 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1149 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1150 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1151 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1152
1153 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1154 following rules:
1155
1156 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1157    that specification is used.
1158 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1159    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1160    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1161    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1162    given the default specifications above, the i7 type will use the
1163    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1164    alignment of i64 (largest specified).
1165 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1166    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1167    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1168    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1169
1170 The function of the data layout string may not be what you expect.
1171 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1172 the code generator should use.
1173
1174 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1175 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1176 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1177 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1178 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1179 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1180 that require precise layout information, but this also prevents those
1181 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1182
1183 .. _langref_triple:
1184
1185 Target Triple
1186 -------------
1187
1188 A module may specify a target triple string that describes the target
1189 host. The syntax for the target triple is simply:
1190
1191 .. code-block:: llvm
1192
1193     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1194
1195 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1196 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1197
1198 ::
1199
1200     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1201     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1202
1203 This information is passed along to the backend so that it generates
1204 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1205 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1206
1207 .. _pointeraliasing:
1208
1209 Pointer Aliasing Rules
1210 ----------------------
1211
1212 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1213 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1214 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1215 to the following rules:
1216
1217 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1218    value it is *based* on.
1219 -  An address of a global variable is associated with the address range
1220    of the variable's storage.
1221 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1222    address range of the allocated storage.
1223 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1224    address.
1225 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1226    a function not defined within LLVM may be associated with address
1227    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1228    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1229    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1230
1231 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1232 following rules:
1233
1234 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1235    on the first operand of the ``getelementptr``.
1236 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1237    ``bitcast``.
1238 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1239    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1240    the pointer's value.
1241 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1242
1243 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1244 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1245
1246 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1247 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1248 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1249 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1250 alignment of the store.
1251
1252 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1253 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1254 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1255 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1256 alias analysis.
1257
1258 .. _volatile:
1259
1260 Volatile Memory Accesses
1261 ------------------------
1262
1263 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1264 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1265 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1266 volatile operations or change their order of execution relative to other
1267 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1268 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1269 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1270
1271 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1272 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1273 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1274 target-legal volatile load/store instructions.
1275
1276 .. admonition:: Rationale
1277
1278  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1279  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1280  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1281  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1282  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1283  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1284  do not violate the frontend's contract with the language.
1285
1286 .. _memmodel:
1287
1288 Memory Model for Concurrent Operations
1289 --------------------------------------
1290
1291 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1292 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1293 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1294 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1295
1296 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1297
1298 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1299 that
1300
1301 -  Is a superset of single-thread program order, and
1302 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1303    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1304    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1305    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1306    Constraints <ordering>`).
1307
1308 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1309 between a thread and signals executing inside that thread.
1310
1311 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1312 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1313 (defined) write operations (store instructions, atomic
1314 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1315 section, initialized globals are considered to have a write of the
1316 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1317 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1318 may see any write to the same byte, except:
1319
1320 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1321    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1322    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1323 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1324    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1325
1326 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1327
1328 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1329    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1330    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1331    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1332    synchronization.)
1333 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1334    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1335 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1336    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1337 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1338    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1339    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1340    constraints on how the choice is made.
1341 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1342
1343 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1344 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1345 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1346 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1347 than one instruction to read the series of bytes.
1348
1349 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1350 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1351 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1352 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1353 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1354 from an address, introducing a store can change a load that may see
1355 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1356
1357 .. _ordering:
1358
1359 Atomic Memory Ordering Constraints
1360 ----------------------------------
1361
1362 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1363 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1364 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1365 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1366 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1367 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1368 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1369 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1370 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1371 differently since they don't take an address. See that instruction's
1372 documentation for details.
1373
1374 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1375 :doc:`Atomics`.
1376
1377 ``unordered``
1378     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1379     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1380     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1381     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1382     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1383     to make them atomic in any interesting way.
1384 ``monotonic``
1385     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1386     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1387     address. All modification orders must be compatible with the
1388     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1389     orders can be combined to a global total order for the whole program
1390     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1391     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1392     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1393     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1394     happens before another atomic read of the same address, the later
1395     read must see the same value or a later value in the address's
1396     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1397     stronger) operations on the same address. If an address is written
1398     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1399     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1400     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1401     ``memory_order_relaxed``.
1402 ``acquire``
1403     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1404     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1405     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1406 ``release``
1407     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1408     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1409     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1410     complete description; see the C++0x definition of a release
1411     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1412     ``memory_order_release``.
1413 ``acq_rel`` (acquire+release)
1414     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1415     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1416 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1417     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1418     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1419     writes), there is a global total order on all
1420     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1421     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1422     modification orders of all the affected addresses. Each
1423     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1424     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1425     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1426
1427 .. _singlethread:
1428
1429 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1430 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1431 other operations running in the same thread (for example, in signal
1432 handlers).
1433
1434 .. _fastmath:
1435
1436 Fast-Math Flags
1437 ---------------
1438
1439 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1440 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1441 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1442 otherwise unsafe floating point operations
1443
1444 ``nnan``
1445    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1446    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1447    NaNs, but the value of the result is undefined.
1448
1449 ``ninf``
1450    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1451    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1452    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1453
1454 ``nsz``
1455    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1456    argument or result as insignificant.
1457
1458 ``arcp``
1459    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1460    argument rather than perform division.
1461
1462 ``fast``
1463    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1464    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1465    flag implies all the others.
1466
1467 .. _typesystem:
1468
1469 Type System
1470 ===========
1471
1472 The LLVM type system is one of the most important features of the
1473 intermediate representation. Being typed enables a number of
1474 optimizations to be performed on the intermediate representation
1475 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1476 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1477 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1478 not feasible to perform on normal three address code representations.
1479
1480 .. _typeclassifications:
1481
1482 Type Classifications
1483 --------------------
1484
1485 The types fall into a few useful classifications:
1486
1487
1488 .. list-table::
1489    :header-rows: 1
1490
1491    * - Classification
1492      - Types
1493
1494    * - :ref:`integer <t_integer>`
1495      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1496        ``i64``, ...
1497
1498    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1499      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1500        ``ppc_fp128``
1501
1502
1503    * - first class
1504
1505        .. _t_firstclass:
1506
1507      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1508        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1509        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1510        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1511
1512    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1513      - :ref:`label <t_label>`,
1514        :ref:`void <t_void>`,
1515        :ref:`integer <t_integer>`,
1516        :ref:`floating point <t_floating>`,
1517        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1518        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1519
1520    * - :ref:`derived <t_derived>`
1521      - :ref:`array <t_array>`,
1522        :ref:`function <t_function>`,
1523        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1524        :ref:`structure <t_struct>`,
1525        :ref:`vector <t_vector>`,
1526        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1527
1528 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1529 Values of these types are the only ones which can be produced by
1530 instructions.
1531
1532 .. _t_primitive:
1533
1534 Primitive Types
1535 ---------------
1536
1537 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1538 system.
1539
1540 .. _t_integer:
1541
1542 Integer Type
1543 ^^^^^^^^^^^^
1544
1545 Overview:
1546 """""""""
1547
1548 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1549 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1550 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1551
1552 Syntax:
1553 """""""
1554
1555 ::
1556
1557       iN
1558
1559 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1560 value.
1561
1562 Examples:
1563 """""""""
1564
1565 +----------------+------------------------------------------------+
1566 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1567 +----------------+------------------------------------------------+
1568 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1569 +----------------+------------------------------------------------+
1570 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1571 +----------------+------------------------------------------------+
1572
1573 .. _t_floating:
1574
1575 Floating Point Types
1576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1577
1578 .. list-table::
1579    :header-rows: 1
1580
1581    * - Type
1582      - Description
1583
1584    * - ``half``
1585      - 16-bit floating point value
1586
1587    * - ``float``
1588      - 32-bit floating point value
1589
1590    * - ``double``
1591      - 64-bit floating point value
1592
1593    * - ``fp128``
1594      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1595
1596    * - ``x86_fp80``
1597      -  80-bit floating point value (X87)
1598
1599    * - ``ppc_fp128``
1600      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1601
1602 .. _t_x86mmx:
1603
1604 X86mmx Type
1605 ^^^^^^^^^^^
1606
1607 Overview:
1608 """""""""
1609
1610 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1611 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1612 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1613 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1614 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1615 of this type.
1616
1617 Syntax:
1618 """""""
1619
1620 ::
1621
1622       x86mmx
1623
1624 .. _t_void:
1625
1626 Void Type
1627 ^^^^^^^^^
1628
1629 Overview:
1630 """""""""
1631
1632 The void type does not represent any value and has no size.
1633
1634 Syntax:
1635 """""""
1636
1637 ::
1638
1639       void
1640
1641 .. _t_label:
1642
1643 Label Type
1644 ^^^^^^^^^^
1645
1646 Overview:
1647 """""""""
1648
1649 The label type represents code labels.
1650
1651 Syntax:
1652 """""""
1653
1654 ::
1655
1656       label
1657
1658 .. _t_metadata:
1659
1660 Metadata Type
1661 ^^^^^^^^^^^^^
1662
1663 Overview:
1664 """""""""
1665
1666 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1667 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1668
1669 Syntax:
1670 """""""
1671
1672 ::
1673
1674       metadata
1675
1676 .. _t_derived:
1677
1678 Derived Types
1679 -------------
1680
1681 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1682 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1683 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1684 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1685 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1686 as the element type of another array.
1687
1688 .. _t_aggregate:
1689
1690 Aggregate Types
1691 ^^^^^^^^^^^^^^^
1692
1693 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1694 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1695 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1696 aggregate types.
1697
1698 .. _t_array:
1699
1700 Array Type
1701 ^^^^^^^^^^
1702
1703 Overview:
1704 """""""""
1705
1706 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1707 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1708 elements) and an underlying data type.
1709
1710 Syntax:
1711 """""""
1712
1713 ::
1714
1715       [<# elements> x <elementtype>]
1716
1717 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1718 be any type with a size.
1719
1720 Examples:
1721 """""""""
1722
1723 +------------------+--------------------------------------+
1724 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1725 +------------------+--------------------------------------+
1726 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1727 +------------------+--------------------------------------+
1728 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1729 +------------------+--------------------------------------+
1730
1731 Here are some examples of multidimensional arrays:
1732
1733 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1734 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1735 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1736 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1737 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1738 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1739 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1740
1741 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1742 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1743 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1744 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1745 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1746 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1747 example.
1748
1749 .. _t_function:
1750
1751 Function Type
1752 ^^^^^^^^^^^^^
1753
1754 Overview:
1755 """""""""
1756
1757 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1758 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1759 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1760 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1761
1762 Syntax:
1763 """""""
1764
1765 ::
1766
1767       <returntype> (<parameter list>)
1768
1769 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1770 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1771 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1772 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1773 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1774 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1775
1776 Examples:
1777 """""""""
1778
1779 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1780 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1781 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1782 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1783 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1784 | ``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. |
1785 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1786 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1787 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1788
1789 .. _t_struct:
1790
1791 Structure Type
1792 ^^^^^^^^^^^^^^
1793
1794 Overview:
1795 """""""""
1796
1797 The structure type is used to represent a collection of data members
1798 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1799 a size.
1800
1801 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1802 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1803 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1804 '``insertvalue``' instructions.
1805
1806 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1807 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1808 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1809 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1810 required to match what the underlying code generator expects.
1811
1812 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1813 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1814 identified types are always defined at the top level with a name.
1815 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1816 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1817 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1818
1819 Syntax:
1820 """""""
1821
1822 ::
1823
1824       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1825       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1826
1827 Examples:
1828 """""""""
1829
1830 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1831 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1832 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1833 | ``{ 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``.  |
1834 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1835 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1836 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1837
1838 .. _t_opaque:
1839
1840 Opaque Structure Types
1841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1842
1843 Overview:
1844 """""""""
1845
1846 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1847 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1848 notion of a forward declared structure.
1849
1850 Syntax:
1851 """""""
1852
1853 ::
1854
1855       %X = type opaque
1856       %52 = type opaque
1857
1858 Examples:
1859 """""""""
1860
1861 +--------------+-------------------+
1862 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1863 +--------------+-------------------+
1864
1865 .. _t_pointer:
1866
1867 Pointer Type
1868 ^^^^^^^^^^^^
1869
1870 Overview:
1871 """""""""
1872
1873 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1874 commonly used to reference objects in memory.
1875
1876 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1877 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1878 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1879 are target-specific.
1880
1881 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1882 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1883
1884 Syntax:
1885 """""""
1886
1887 ::
1888
1889       <type> *
1890
1891 Examples:
1892 """""""""
1893
1894 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1895 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1896 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1897 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1898 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1899 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1900 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1901
1902 .. _t_vector:
1903
1904 Vector Type
1905 ^^^^^^^^^^^
1906
1907 Overview:
1908 """""""""
1909
1910 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1911 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1912 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1913 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1914 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1915
1916 Syntax:
1917 """""""
1918
1919 ::
1920
1921       < <# elements> x <elementtype> >
1922
1923 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1924 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1925 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1926
1927 Examples:
1928 """""""""
1929
1930 +-------------------+--------------------------------------------------+
1931 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1932 +-------------------+--------------------------------------------------+
1933 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1934 +-------------------+--------------------------------------------------+
1935 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1936 +-------------------+--------------------------------------------------+
1937 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1938 +-------------------+--------------------------------------------------+
1939
1940 Constants
1941 =========
1942
1943 LLVM has several different basic types of constants. This section
1944 describes them all and their syntax.
1945
1946 Simple Constants
1947 ----------------
1948
1949 **Boolean constants**
1950     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1951     of the ``i1`` type.
1952 **Integer constants**
1953     Standard integers (such as '4') are constants of the
1954     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1955     integer types.
1956 **Floating point constants**
1957     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1958     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1959     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1960     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1961     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1962     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1963     point <t_floating>` type.
1964 **Null pointer constants**
1965     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1966     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1967
1968 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1969 floating point constants. For example, the form
1970 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1971 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1972 constants are required (and the only time that they are generated by the
1973 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1974 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1975 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1976 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1977 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1978
1979 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1980 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1981 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1982 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1983 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1984 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1985 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1986 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1987 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1988 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1989 will only work if they match the long double format on your target.
1990 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1991 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1992 (sign bit at the left).
1993
1994 There are no constants of type x86mmx.
1995
1996 .. _complexconstants:
1997
1998 Complex Constants
1999 -----------------
2000
2001 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2002 constants and smaller complex constants.
2003
2004 **Structure constants**
2005     Structure constants are represented with notation similar to
2006     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2007     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2008     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2009     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2010     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2011     must match those specified by the type.
2012 **Array constants**
2013     Array constants are represented with notation similar to array type
2014     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2015     square brackets (``[]``)). For example:
2016     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2017     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2018     match those specified by the type.
2019 **Vector constants**
2020     Vector constants are represented with notation similar to vector
2021     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2022     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2023     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2024     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2025     elements must match those specified by the type.
2026 **Zero initialization**
2027     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2028     value to zero of *any* type, including scalar and
2029     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2030     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2031     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2032 **Metadata node**
2033     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2034     type <t_metadata>`. For example:
2035     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2036     constants that are meant to be interpreted as part of the
2037     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2038     information such as debug info.
2039
2040 Global Variable and Function Addresses
2041 --------------------------------------
2042
2043 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2044 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2045 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2046 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2047 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2048 file:
2049
2050 .. code-block:: llvm
2051
2052     @X = global i32 17
2053     @Y = global i32 42
2054     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2055
2056 .. _undefvalues:
2057
2058 Undefined Values
2059 ----------------
2060
2061 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2062 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2063 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2064 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2065
2066 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2067 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2068 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2069 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2070
2071 .. code-block:: llvm
2072
2073       %A = add %X, undef
2074       %B = sub %X, undef
2075       %C = xor %X, undef
2076     Safe:
2077       %A = undef
2078       %B = undef
2079       %C = undef
2080
2081 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2082 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2083
2084 .. code-block:: llvm
2085
2086       %A = or %X, undef
2087       %B = and %X, undef
2088     Safe:
2089       %A = -1
2090       %B = 0
2091     Unsafe:
2092       %A = undef
2093       %B = undef
2094
2095 These logical operations have bits that are not always affected by the
2096 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2097 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2098 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2099 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2100 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2101 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2102 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2103 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2104
2105 .. code-block:: llvm
2106
2107       %A = select undef, %X, %Y
2108       %B = select undef, 42, %Y
2109       %C = select %X, %Y, undef
2110     Safe:
2111       %A = %X     (or %Y)
2112       %B = 42     (or %Y)
2113       %C = %Y
2114     Unsafe:
2115       %A = undef
2116       %B = undef
2117       %C = undef
2118
2119 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2120 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2121 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2122 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2123 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2124 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2125 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2126
2127 .. code-block:: llvm
2128
2129       %A = xor undef, undef
2130
2131       %B = undef
2132       %C = xor %B, %B
2133
2134       %D = undef
2135       %E = icmp lt %D, 4
2136       %F = icmp gte %D, 4
2137
2138     Safe:
2139       %A = undef
2140       %B = undef
2141       %C = undef
2142       %D = undef
2143       %E = undef
2144       %F = undef
2145
2146 This example points out that two '``undef``' operands are not
2147 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2148 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2149 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2150 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2151 its value over its "live range". This is true because the variable
2152 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2153 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2154 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2155 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2156 uses with" concept would not hold.
2157
2158 .. code-block:: llvm
2159
2160       %A = fdiv undef, %X
2161       %B = fdiv %X, undef
2162     Safe:
2163       %A = undef
2164     b: unreachable
2165
2166 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2167 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2168 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2169 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2170 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2171 However, in the second example, we can make a more aggressive
2172 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2173 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2174 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2175 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2176 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2177 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2178
2179 .. code-block:: llvm
2180
2181     a:  store undef -> %X
2182     b:  store %X -> undef
2183     Safe:
2184     a: <deleted>
2185     b: unreachable
2186
2187 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2188 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2189 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2190 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2191 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2192
2193 .. _poisonvalues:
2194
2195 Poison Values
2196 -------------
2197
2198 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2199 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2200 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2201 which results in undefined behavior.
2202
2203 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2204 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2205 the ``nsw`` flag.
2206
2207 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2208
2209 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2210 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2211    their dynamic predecessor basic block.
2212 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2213    in the dynamic callers of their functions.
2214 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2215    instructions that dynamically transfer control back to them.
2216 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2217    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2218    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2219 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2220    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2221    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2222    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2223 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2224    most recent preceding instruction with externally visible side
2225    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2226    operations <volatile>`.)
2227 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2228    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2229    multiple successors and the instruction is always executed when
2230    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2231    when control is transferred to another.
2232 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2233    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2234    be different if the terminator had transferred control to a different
2235    successor.
2236 -  Dependence is transitive.
2237
2238 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2239 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2240 on a poison value has undefined behavior.
2241
2242 Here are some examples:
2243
2244 .. code-block:: llvm
2245
2246     entry:
2247       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2248       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2249       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2250       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2251
2252       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2253       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2254
2255       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2256
2257       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2258       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2259       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2260       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2261
2262       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2263       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2264
2265     true:
2266       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2267                                            ; it has undefined behavior.
2268       br label %end
2269
2270     end:
2271       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2272                                            ; Both edges into this PHI are
2273                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2274                                            ; always results in a poison value.
2275
2276       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2277                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2278                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2279
2280       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2281                                            ; The same branch again, but this time the
2282                                            ; true block doesn't have side effects.
2283
2284     second_true:
2285       ; No side effects!
2286       ret void
2287
2288     second_end:
2289       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2290                                            ; on the store in %end. Also, it is
2291                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2292                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2293                                            ; behavior in this example).
2294
2295 .. _blockaddress:
2296
2297 Addresses of Basic Blocks
2298 -------------------------
2299
2300 ``blockaddress(@function, %block)``
2301
2302 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2303 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2304 Taking the address of the entry block is illegal.
2305
2306 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2307 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2308 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2309 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2310 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2311 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2312 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2313 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2314 instruction.
2315
2316 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2317 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2318
2319 .. _constantexprs:
2320
2321 Constant Expressions
2322 --------------------
2323
2324 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2325 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2326 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2327 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2328 The following is the syntax for constant expressions:
2329
2330 ``trunc (CST to TYPE)``
2331     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2332     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2333 ``zext (CST to TYPE)``
2334     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2335     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2336 ``sext (CST to TYPE)``
2337     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2338     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2339 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2340     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2341     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2342     must be floating point.
2343 ``fpext (CST to TYPE)``
2344     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2345     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2346     floating point.
2347 ``fptoui (CST to TYPE)``
2348     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2349     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2350     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2351     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2352     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2353 ``fptosi (CST to TYPE)``
2354     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2355     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2356     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2357     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2358     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2359 ``uitofp (CST to TYPE)``
2360     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2361     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2362     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2363     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2364     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2365 ``sitofp (CST to TYPE)``
2366     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2367     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2368     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2369     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2370     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2371 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2372     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2373     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2374     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2375     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2376 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2377     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2378     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2379     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2380     This one is *really* dangerous!
2381 ``bitcast (CST to TYPE)``
2382     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2383     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2384     instruction <i_bitcast>`.
2385 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2386     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2387     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2388     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2389 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2390     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2391     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2392     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2393     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2394 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2395     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2396 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2397     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2398 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2399     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2400 ``extractelement (VAL, IDX)``
2401     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2402     constants.
2403 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2404     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2405     constants.
2406 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2407     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2408     constants.
2409 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2410     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2411     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2412     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2413     least one index value must be specified.
2414 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2415     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2416     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2417     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2418     value must be specified.
2419 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2420     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2421     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2422     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2423     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2424     operations on floating point values are allowed).
2425
2426 Other Values
2427 ============
2428
2429 .. _inlineasmexprs:
2430
2431 Inline Assembler Expressions
2432 ----------------------------
2433
2434 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2435 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2436 value represents the inline assembler as a string (containing the
2437 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2438 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2439 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2440 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2441 assembler expression is:
2442
2443 .. code-block:: llvm
2444
2445     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2446
2447 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2448 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2449 Thus, typically we have:
2450
2451 .. code-block:: llvm
2452
2453     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2454
2455 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2456 marked as having side effects. This is done through the use of the
2457 '``sideeffect``' keyword, like so:
2458
2459 .. code-block:: llvm
2460
2461     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2462
2463 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2464 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2465 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2466 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2467 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2468 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2469
2470 .. code-block:: llvm
2471
2472     call void asm alignstack "eieio", ""()
2473
2474 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2475 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2476 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2477 the only supported dialects. An example is:
2478
2479 .. code-block:: llvm
2480
2481     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2482
2483 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2484 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2485 keyword last.
2486
2487 Inline Asm Metadata
2488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2489
2490 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2491 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2492 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2493 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2494 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2495 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2496 it. For example:
2497
2498 .. code-block:: llvm
2499
2500     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2501     ...
2502     !42 = !{ i32 1234567 }
2503
2504 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2505 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2506 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2507 occurs on.
2508
2509 .. _metadata:
2510
2511 Metadata Nodes and Metadata Strings
2512 -----------------------------------
2513
2514 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2515 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2516 code generator. One example application of metadata is source-level
2517 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2518 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2519 preceding exclamation point ('``!``').
2520
2521 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2522 contain any character by escaping non-printable characters with
2523 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2524 "``!"test\00"``".
2525
2526 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2527 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2528 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2529 their operand. For example:
2530
2531 .. code-block:: llvm
2532
2533     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2534
2535 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2536 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2537 example:
2538
2539 .. code-block:: llvm
2540
2541     !foo =  metadata !{!4, !3}
2542
2543 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2544 function is using two metadata arguments:
2545
2546 .. code-block:: llvm
2547
2548     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2549
2550 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2551 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2552
2553 .. code-block:: llvm
2554
2555     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2556
2557 More information about specific metadata nodes recognized by the
2558 optimizers and code generator is found below.
2559
2560 '``tbaa``' Metadata
2561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2562
2563 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2564 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2565 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2566 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2567 custom alias analysis behavior for other languages.
2568
2569 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2570 to three fields, e.g.:
2571
2572 .. code-block:: llvm
2573
2574     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2575     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2576     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2577     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2578
2579 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2580 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2581 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2582 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2583 common names.
2584
2585 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2586 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2587 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2588 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2589 from multiple front-ends is handled conservatively.
2590
2591 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2592 indicates that the type is "constant" (meaning
2593 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2594 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2595
2596 '``tbaa.struct``' Metadata
2597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2598
2599 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2600 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2601 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2602 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2603 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2604 of the aggregate.
2605
2606 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2607 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2608
2609 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2610 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2611 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2612 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2613 its tbaa tag. e.g.:
2614
2615 .. code-block:: llvm
2616
2617     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2618
2619 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2620 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2621 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2622
2623 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2624 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2625 does not carry useful data and need not be preserved.
2626
2627 '``fpmath``' Metadata
2628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2629
2630 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2631 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2632 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2633 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2634 it. ULP is defined as follows:
2635
2636     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2637     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2638     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2639     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2640     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2641
2642 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2643 number representing the maximum relative error, for example:
2644
2645 .. code-block:: llvm
2646
2647     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2648
2649 '``range``' Metadata
2650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2651
2652 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2653 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2654 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2655 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2656 pair has the following properties:
2657
2658 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2659 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2660 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2661 -  The range is allowed to wrap.
2662 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2663    ``a!=b``.
2664
2665 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2666 they must be non-contiguous.
2667
2668 Examples:
2669
2670 .. code-block:: llvm
2671
2672       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2673       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2674       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2675       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2676     ...
2677     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2678     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2679     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2680     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2681
2682 '``llvm.loop``'
2683 ^^^^^^^^^^^^^^^
2684
2685 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2686 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2687 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2688 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2689 specified with the name ``llvm.loop``.
2690
2691 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2692 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2693 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2694 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2695 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2696 constructs:
2697
2698 .. code-block:: llvm
2699
2700     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2701     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2702
2703 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2704 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2705 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2706 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2707
2708 .. code-block:: llvm
2709
2710       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2711     ...
2712     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2713     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2714
2715 '``llvm.mem``'
2716 ^^^^^^^^^^^^^^^
2717
2718 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2719 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2720
2721 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2723
2724 For a loop to be parallel, in addition to using
2725 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2726 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2727 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2728 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2729 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2730 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2731 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2732 body.
2733
2734 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2735 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2736 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2737
2738 .. code-block:: llvm
2739
2740    for.body:
2741      ...
2742      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2743      ...
2744      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2745      ...
2746      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2747
2748    for.end:
2749    ...
2750    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2751
2752 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2753 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2754 the loop identifier metadata node directly:
2755
2756 .. code-block:: llvm
2757
2758    outer.for.body:
2759    ...
2760
2761    inner.for.body:
2762      ...
2763      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2764      ...
2765      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2766      ...
2767      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2768
2769    inner.for.end:
2770      ...
2771      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2772      ...
2773      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2774      ...
2775      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2776
2777    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2778    ...
2779    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2780    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2781    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2782
2783 '``llvm.vectorizer``'
2784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2785
2786 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2787 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2788
2789 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2790 loop identification metadata.
2791
2792 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2794
2795 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2796 loop exactly ``N`` times.
2797
2798 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2799 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2800
2801 .. code-block:: llvm
2802
2803    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2804
2805 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2806 loop.
2807
2808 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2809 determined automatically.
2810
2811 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2812 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2813
2814 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2815 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2816 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2817 it believes it is valid to do so.
2818
2819 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2820 operand is an integer specifying the width. For example:
2821
2822 .. code-block:: llvm
2823
2824    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2825
2826 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2827 loop.
2828
2829 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2830 automatically.
2831
2832 Module Flags Metadata
2833 =====================
2834
2835 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2836 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2837 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2838 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2839 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2840 look it up.
2841
2842 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2843 Each triplet has the following form:
2844
2845 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2846    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2847    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2848    described below.
2849 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2850    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2851    including entries with the **Require** behavior).
2852 -  The third element is the value of the flag.
2853
2854 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2855 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2856 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2857 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2858 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2859 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2860
2861 The following behaviors are supported:
2862
2863 .. list-table::
2864    :header-rows: 1
2865    :widths: 10 90
2866
2867    * - Value
2868      - Behavior
2869
2870    * - 1
2871      - **Error**
2872            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2873            is that of the operands.
2874
2875    * - 2
2876      - **Warning**
2877            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2878            operand for the flag from the first module being linked.
2879
2880    * - 3
2881      - **Require**
2882            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2883            specified value after linking is performed. The value must be a
2884            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2885            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2886            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2887            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2888            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2889
2890    * - 4
2891      - **Override**
2892            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2893            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2894            differ, an error will be emitted.
2895
2896    * - 5
2897      - **Append**
2898            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2899
2900    * - 6
2901      - **AppendUnique**
2902            Appends the two values, which are required to be metadata
2903            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2904            during the append operation.
2905
2906 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2907 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2908 value) or **Override**.
2909
2910 An example of module flags:
2911
2912 .. code-block:: llvm
2913
2914     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2915     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2916     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2917     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2918       metadata !{
2919         metadata !"foo", i32 1
2920       }
2921     }
2922     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2923
2924 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2925    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2926    values are not equal.
2927
2928 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2929    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2930    '37'.
2931
2932 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2933    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2934    warning if their values are not equal.
2935
2936 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2937
2938    ::
2939
2940        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2941
2942    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2943    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2944    performed.
2945
2946 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2947 ----------------------------------------------------
2948
2949 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2950 collection in a special section called "image info". The metadata
2951 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2952 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2953 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2954 be merged rather than appended together.
2955
2956 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2957 following key-value pairs:
2958
2959 .. list-table::
2960    :header-rows: 1
2961    :widths: 30 70
2962
2963    * - Key
2964      - Value
2965
2966    * - ``Objective-C Version``
2967      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2968
2969    * - ``Objective-C Image Info Version``
2970      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2971        always 0.
2972
2973    * - ``Objective-C Image Info Section``
2974      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2975        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2976        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2977        Objective-C ABI version 2.
2978
2979    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2980      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2981        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2982        collection supported.
2983
2984    * - ``Objective-C GC Only``
2985      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2986        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2987        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2988
2989 Some important flag interactions:
2990
2991 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2992    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2993    2, then the resulting module has the
2994    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2995 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2996    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2997
2998 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2999 --------------------------------------------
3000
3001 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3002 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3003 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3004 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3005
3006 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3007 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3008 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3009 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3010 list of metadata strings defining linker options.
3011
3012 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3013 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3014 framework::
3015
3016     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3017        metadata !{
3018           metadata !{ metadata !"-lz" },
3019           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3020     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3021
3022 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3023 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3024 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3025 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3026 assembly writer or object file emitter.
3027
3028 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3029 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3030 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3031
3032 .. _intrinsicglobalvariables:
3033
3034 Intrinsic Global Variables
3035 ==========================
3036
3037 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3038 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3039 All globals of this sort should have a section specified as
3040 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3041 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3042
3043 .. _gv_llvmused:
3044
3045 The '``llvm.used``' Global Variable
3046 -----------------------------------
3047
3048 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3049 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3050 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3051 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3052 use of it is:
3053
3054 .. code-block:: llvm
3055
3056     @X = global i8 4
3057     @Y = global i32 123
3058
3059     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3060        i8* @X,
3061        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3062     ], section "llvm.metadata"
3063
3064 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3065 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3066 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3067 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3068 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3069 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3070 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3071
3072 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3073 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3074 molesting the symbol.
3075
3076 .. _gv_llvmcompilerused:
3077
3078 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3079 --------------------------------------------
3080
3081 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3082 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3083 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3084 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3085 by ``@llvm.used``.
3086
3087 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3088 and should not be exposed to source languages.
3089
3090 .. _gv_llvmglobalctors:
3091
3092 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3093 -------------------------------------------
3094
3095 .. code-block:: llvm
3096
3097     %0 = type { i32, void ()* }
3098     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3099
3100 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3101 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3102 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3103 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3104 is not defined.
3105
3106 .. _llvmglobaldtors:
3107
3108 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3109 -------------------------------------------
3110
3111 .. code-block:: llvm
3112
3113     %0 = type { i32, void ()* }
3114     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3115
3116 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3117 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3118 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3119 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3120 defined.
3121
3122 Instruction Reference
3123 =====================
3124
3125 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3126 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3127 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3128 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3129 :ref:`other instructions <otherops>`.
3130
3131 .. _terminators:
3132
3133 Terminator Instructions
3134 -----------------------
3135
3136 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3137 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3138 block should be executed after the current block is finished. These
3139 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3140 control flow, not values (the one exception being the
3141 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3142
3143 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3144 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3145 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3146 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3147
3148 .. _i_ret:
3149
3150 '``ret``' Instruction
3151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3152
3153 Syntax:
3154 """""""
3155
3156 ::
3157
3158       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3159       ret void                 ; Return from void function
3160
3161 Overview:
3162 """""""""
3163
3164 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3165 a value) from a function back to the caller.
3166
3167 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3168 value and then causes control flow, and one that just causes control
3169 flow to occur.
3170
3171 Arguments:
3172 """"""""""
3173
3174 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3175 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3176 class <t_firstclass>`' type.
3177
3178 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3179 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3180 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3181 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3182 value.
3183
3184 Semantics:
3185 """"""""""
3186
3187 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3188 the calling function's context. If the caller is a
3189 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3190 instruction after the call. If the caller was an
3191 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3192 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3193 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3194 value.
3195
3196 Example:
3197 """"""""
3198
3199 .. code-block:: llvm
3200
3201       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3202       ret void                        ; Return from a void function
3203       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3204
3205 .. _i_br:
3206
3207 '``br``' Instruction
3208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3209
3210 Syntax:
3211 """""""
3212
3213 ::
3214
3215       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3216       br label <dest>          ; Unconditional branch
3217
3218 Overview:
3219 """""""""
3220
3221 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3222 different basic block in the current function. There are two forms of
3223 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3224 unconditional branch.
3225
3226 Arguments:
3227 """"""""""
3228
3229 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3230 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3231 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3232
3233 Semantics:
3234 """"""""""
3235
3236 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3237 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3238 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3239 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3240
3241 Example:
3242 """"""""
3243
3244 .. code-block:: llvm
3245
3246     Test:
3247       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3248       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3249     IfEqual:
3250       ret i32 1
3251     IfUnequal:
3252       ret i32 0
3253
3254 .. _i_switch:
3255
3256 '``switch``' Instruction
3257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3258
3259 Syntax:
3260 """""""
3261
3262 ::
3263
3264       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3265
3266 Overview:
3267 """""""""
3268
3269 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3270 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3271 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3272 destinations.
3273
3274 Arguments:
3275 """"""""""
3276
3277 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3278 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3279 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3280 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3281
3282 Semantics:
3283 """"""""""
3284
3285 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3286 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3287 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3288 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3289 to the default destination.
3290
3291 Implementation:
3292 """""""""""""""
3293
3294 Depending on properties of the target machine and the particular
3295 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3296 different ways. For example, it could be generated as a series of
3297 chained conditional branches or with a lookup table.
3298
3299 Example:
3300 """"""""
3301
3302 .. code-block:: llvm
3303
3304      ; Emulate a conditional br instruction
3305      %Val = zext i1 %value to i32
3306      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3307
3308      ; Emulate an unconditional br instruction
3309      switch i32 0, label %dest [ ]
3310
3311      ; Implement a jump table:
3312      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3313                                          i32 1, label %onone
3314                                          i32 2, label %ontwo ]
3315
3316 .. _i_indirectbr:
3317
3318 '``indirectbr``' Instruction
3319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3320
3321 Syntax:
3322 """""""
3323
3324 ::
3325
3326       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3327
3328 Overview:
3329 """""""""
3330
3331 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3332 label within the current function, whose address is specified by
3333 "``address``". Address must be derived from a
3334 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3335
3336 Arguments:
3337 """"""""""
3338
3339 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3340 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3341 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3342 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3343
3344 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3345 accurate understanding of the CFG.
3346
3347 Semantics:
3348 """"""""""
3349
3350 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3351 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3352 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3353 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3354
3355 Implementation:
3356 """""""""""""""
3357
3358 This is typically implemented with a jump through a register.
3359
3360 Example:
3361 """"""""
3362
3363 .. code-block:: llvm
3364
3365      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3366
3367 .. _i_invoke:
3368
3369 '``invoke``' Instruction
3370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3371
3372 Syntax:
3373 """""""
3374
3375 ::
3376
3377       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3378                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3379
3380 Overview:
3381 """""""""
3382
3383 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3384 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3385 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3386 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3387 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3388 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3389 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3390 nearest "exception" label.
3391
3392 The '``exception``' label is a `landing
3393 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3394 '``exception``' label is required to have the
3395 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3396 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3397 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3398 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3399 instruction, so that the important information contained within the
3400 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3401
3402 Arguments:
3403 """"""""""
3404
3405 This instruction requires several arguments:
3406
3407 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3408    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3409    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3410 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3411    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3412    are valid here.
3413 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3414    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3415    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3416    branching off an arbitrary pointer to function value.
3417 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3418    function to be invoked.
3419 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3420    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3421    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3422    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3423    extra arguments can be specified.
3424 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3425    executes a '``ret``' instruction.
3426 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3427    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3428    mechanism.
3429 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3430    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3431    attributes are valid here.
3432
3433 Semantics:
3434 """"""""""
3435
3436 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3437 instruction in most regards. The primary difference is that it
3438 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3439 library to unwind the stack.
3440
3441 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3442 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3443 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3444 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3445
3446 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3447 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3448 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3449 return value is available.
3450
3451 Example:
3452 """"""""
3453
3454 .. code-block:: llvm
3455
3456       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3457                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3458       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3459                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3460
3461 .. _i_resume:
3462
3463 '``resume``' Instruction
3464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3465
3466 Syntax:
3467 """""""
3468
3469 ::
3470
3471       resume <type> <value>
3472
3473 Overview:
3474 """""""""
3475
3476 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3477 successors.
3478
3479 Arguments:
3480 """"""""""
3481
3482 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3483 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3484 function.
3485
3486 Semantics:
3487 """"""""""
3488
3489 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3490 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3491 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3492
3493 Example:
3494 """"""""
3495
3496 .. code-block:: llvm
3497
3498       resume { i8*, i32 } %exn
3499
3500 .. _i_unreachable:
3501
3502 '``unreachable``' Instruction
3503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3504
3505 Syntax:
3506 """""""
3507
3508 ::
3509
3510       unreachable
3511
3512 Overview:
3513 """""""""
3514
3515 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3516 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3517 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3518 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3519
3520 Semantics:
3521 """"""""""
3522
3523 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3524
3525 .. _binaryops:
3526
3527 Binary Operations
3528 -----------------
3529
3530 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3531 They require two operands of the same type, execute an operation on
3532 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3533 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3534 result value has the same type as its operands.
3535
3536 There are several different binary operators:
3537
3538 .. _i_add:
3539
3540 '``add``' Instruction
3541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3542
3543 Syntax:
3544 """""""
3545
3546 ::
3547
3548       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3549       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3550       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3551       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3552
3553 Overview:
3554 """""""""
3555
3556 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3557
3558 Arguments:
3559 """"""""""
3560
3561 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3562 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3563 arguments must have identical types.
3564
3565 Semantics:
3566 """"""""""
3567
3568 The value produced is the integer sum of the two operands.
3569
3570 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3571 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3572 the result.
3573
3574 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3575 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3576
3577 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3578 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3579 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3580 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3581
3582 Example:
3583 """"""""
3584
3585 .. code-block:: llvm
3586
3587       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3588
3589 .. _i_fadd:
3590
3591 '``fadd``' Instruction
3592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3593
3594 Syntax:
3595 """""""
3596
3597 ::
3598
3599       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3600
3601 Overview:
3602 """""""""
3603
3604 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3605
3606 Arguments:
3607 """"""""""
3608
3609 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3610 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3611 Both arguments must have identical types.
3612
3613 Semantics:
3614 """"""""""
3615
3616 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3617 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3618 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3619 optimizations:
3620
3621 Example:
3622 """"""""
3623
3624 .. code-block:: llvm
3625
3626       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3627
3628 '``sub``' Instruction
3629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3630
3631 Syntax:
3632 """""""
3633
3634 ::
3635
3636       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3637       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3638       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3639       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3640
3641 Overview:
3642 """""""""
3643
3644 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3645
3646 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3647 instruction present in most other intermediate representations.
3648
3649 Arguments:
3650 """"""""""
3651
3652 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3653 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3654 arguments must have identical types.
3655
3656 Semantics:
3657 """"""""""
3658
3659 The value produced is the integer difference of the two operands.
3660
3661 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3662 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3663 the result.
3664
3665 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3666 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3667
3668 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3669 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3670 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3671 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3672
3673 Example:
3674 """"""""
3675
3676 .. code-block:: llvm
3677
3678       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3679       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3680
3681 .. _i_fsub:
3682
3683 '``fsub``' Instruction
3684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3685
3686 Syntax:
3687 """""""
3688
3689 ::
3690
3691       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3692
3693 Overview:
3694 """""""""
3695
3696 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3697
3698 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3699 instruction present in most other intermediate representations.
3700
3701 Arguments:
3702 """"""""""
3703
3704 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3705 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3706 Both arguments must have identical types.
3707
3708 Semantics:
3709 """"""""""
3710
3711 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3712 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3713 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3714 unsafe floating point optimizations:
3715
3716 Example:
3717 """"""""
3718
3719 .. code-block:: llvm
3720
3721       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3722       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3723
3724 '``mul``' Instruction
3725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3726
3727 Syntax:
3728 """""""
3729
3730 ::
3731
3732       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3733       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3734       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3735       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3736
3737 Overview:
3738 """""""""
3739
3740 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3741
3742 Arguments:
3743 """"""""""
3744
3745 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3746 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3747 arguments must have identical types.
3748
3749 Semantics:
3750 """"""""""
3751
3752 The value produced is the integer product of the two operands.
3753
3754 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3755 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3756 bit width of the result.
3757
3758 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3759 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3760 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3761 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3762 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3763 product.
3764
3765 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3766 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3767 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3768 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3769
3770 Example:
3771 """"""""
3772
3773 .. code-block:: llvm
3774
3775       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3776
3777 .. _i_fmul:
3778
3779 '``fmul``' Instruction
3780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3781
3782 Syntax:
3783 """""""
3784
3785 ::
3786
3787       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3788
3789 Overview:
3790 """""""""
3791
3792 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3793
3794 Arguments:
3795 """"""""""
3796
3797 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3798 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3799 Both arguments must have identical types.
3800
3801 Semantics:
3802 """"""""""
3803
3804 The value produced is the floating point product of the two operands.
3805 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3806 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3807 unsafe floating point optimizations:
3808
3809 Example:
3810 """"""""
3811
3812 .. code-block:: llvm
3813
3814       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3815
3816 '``udiv``' Instruction
3817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3818
3819 Syntax:
3820 """""""
3821
3822 ::
3823
3824       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3825       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3826
3827 Overview:
3828 """""""""
3829
3830 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3831
3832 Arguments:
3833 """"""""""
3834
3835 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3836 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3837 arguments must have identical types.
3838
3839 Semantics:
3840 """"""""""
3841
3842 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3843
3844 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3845 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3846
3847 Division by zero leads to undefined behavior.
3848
3849 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3850 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3851 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3852
3853 Example:
3854 """"""""
3855
3856 .. code-block:: llvm
3857
3858       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3859
3860 '``sdiv``' Instruction
3861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3862
3863 Syntax:
3864 """""""
3865
3866 ::
3867
3868       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3869       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3870
3871 Overview:
3872 """""""""
3873
3874 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3875
3876 Arguments:
3877 """"""""""
3878
3879 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3880 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3881 arguments must have identical types.
3882
3883 Semantics:
3884 """"""""""
3885
3886 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3887 rounded towards zero.
3888
3889 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3890 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3891
3892 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3893 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3894 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3895
3896 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3897 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3898
3899 Example:
3900 """"""""
3901
3902 .. code-block:: llvm
3903
3904       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3905
3906 .. _i_fdiv:
3907
3908 '``fdiv``' Instruction
3909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3910
3911 Syntax:
3912 """""""
3913
3914 ::
3915
3916       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3917
3918 Overview:
3919 """""""""
3920
3921 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3922
3923 Arguments:
3924 """"""""""
3925
3926 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3927 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3928 Both arguments must have identical types.
3929
3930 Semantics:
3931 """"""""""
3932
3933 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3934 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3935 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3936 unsafe floating point optimizations:
3937
3938 Example:
3939 """"""""
3940
3941 .. code-block:: llvm
3942
3943       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3944
3945 '``urem``' Instruction
3946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3947
3948 Syntax:
3949 """""""
3950
3951 ::
3952
3953       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3954
3955 Overview:
3956 """""""""
3957
3958 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3959 division of its two arguments.
3960
3961 Arguments:
3962 """"""""""
3963
3964 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3965 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3966 arguments must have identical types.
3967
3968 Semantics:
3969 """"""""""
3970
3971 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3972 This instruction always performs an unsigned division to get the
3973 remainder.
3974
3975 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3976 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3977
3978 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3979
3980 Example:
3981 """"""""
3982
3983 .. code-block:: llvm
3984
3985       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3986
3987 '``srem``' Instruction
3988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3989
3990 Syntax:
3991 """""""
3992
3993 ::
3994
3995       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3996
3997 Overview:
3998 """""""""
3999
4000 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4001 division of its two operands. This instruction can also take
4002 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4003 must be integers.
4004
4005 Arguments:
4006 """"""""""
4007
4008 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4009 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4010 arguments must have identical types.
4011
4012 Semantics:
4013 """"""""""
4014
4015 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4016 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4017 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4018 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4019 difference, see `The Math
4020 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4021 table of how this is implemented in various languages, please see
4022 `Wikipedia: modulo
4023 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4024
4025 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4026 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4027
4028 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4029 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4030 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4031 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4032 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4033 result of the division and the remainder.)
4034
4035 Example:
4036 """"""""
4037
4038 .. code-block:: llvm
4039
4040       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4041
4042 .. _i_frem:
4043
4044 '``frem``' Instruction
4045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4046
4047 Syntax:
4048 """""""
4049
4050 ::
4051
4052       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4053
4054 Overview:
4055 """""""""
4056
4057 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4058 its two operands.
4059
4060 Arguments:
4061 """"""""""
4062
4063 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4064 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4065 Both arguments must have identical types.
4066
4067 Semantics:
4068 """"""""""
4069
4070 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4071 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4072 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4073 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4074
4075 Example:
4076 """"""""
4077
4078 .. code-block:: llvm
4079
4080       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4081
4082 .. _bitwiseops:
4083
4084 Bitwise Binary Operations
4085 -------------------------
4086
4087 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4088 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4089 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4090 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4091 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4092
4093 '``shl``' Instruction
4094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4095
4096 Syntax:
4097 """""""
4098
4099 ::
4100
4101       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4102       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4103       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4104       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4105
4106 Overview:
4107 """""""""
4108
4109 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4110 a specified number of bits.
4111
4112 Arguments:
4113 """"""""""
4114
4115 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4116 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4117 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4118
4119 Semantics:
4120 """"""""""
4121
4122 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4123 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4124 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4125 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4126 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4127 in ``op2``.
4128
4129 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4130 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4131 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4132 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4133 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4134 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4135 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4136
4137 Example:
4138 """"""""
4139
4140 .. code-block:: llvm
4141
4142       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4143       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4144       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4145       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4146       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4147
4148 '``lshr``' Instruction
4149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4150
4151 Syntax:
4152 """""""
4153
4154 ::
4155
4156       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4157       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4158
4159 Overview:
4160 """""""""
4161
4162 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4163 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4164
4165 Arguments:
4166 """"""""""
4167
4168 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4169 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4170 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4171
4172 Semantics:
4173 """"""""""
4174
4175 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4176 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4177 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4178 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4179 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4180 corresponding shift amount in ``op2``.
4181
4182 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4183 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4184 non-zero.
4185
4186 Example:
4187 """"""""
4188
4189 .. code-block:: llvm
4190
4191       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4192       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4193       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4194       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4195       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4196       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4197
4198 '``ashr``' Instruction
4199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4200
4201 Syntax:
4202 """""""
4203
4204 ::
4205
4206       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4207       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4208
4209 Overview:
4210 """""""""
4211
4212 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4213 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4214 extension.
4215
4216 Arguments:
4217 """"""""""
4218
4219 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4220 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4221 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4222
4223 Semantics:
4224 """"""""""
4225
4226 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4227 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4228 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4229 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4230 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4231 corresponding shift amount in ``op2``.
4232
4233 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4234 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4235 non-zero.
4236
4237 Example:
4238 """"""""
4239
4240 .. code-block:: llvm
4241
4242       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4243       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4244       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4245       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4246       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4247       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4248
4249 '``and``' Instruction
4250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4251
4252 Syntax:
4253 """""""
4254
4255 ::
4256
4257       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4258
4259 Overview:
4260 """""""""
4261
4262 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4263 operands.
4264
4265 Arguments:
4266 """"""""""
4267
4268 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4269 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4270 arguments must have identical types.
4271
4272 Semantics:
4273 """"""""""
4274
4275 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4276
4277 +-----+-----+-----+
4278 | In0 | In1 | Out |
4279 +-----+-----+-----+
4280 |   0 |   0 |   0 |
4281 +-----+-----+-----+
4282 |   0 |   1 |   0 |
4283 +-----+-----+-----+
4284 |   1 |   0 |   0 |
4285 +-----+-----+-----+
4286 |   1 |   1 |   1 |
4287 +-----+-----+-----+
4288
4289 Example:
4290 """"""""
4291
4292 .. code-block:: llvm
4293
4294       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4295       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4296       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4297
4298 '``or``' Instruction
4299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4300
4301 Syntax:
4302 """""""
4303
4304 ::
4305
4306       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4307
4308 Overview:
4309 """""""""
4310
4311 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4312 two operands.
4313
4314 Arguments:
4315 """"""""""
4316
4317 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4318 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4319 arguments must have identical types.
4320
4321 Semantics:
4322 """"""""""
4323
4324 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4325
4326 +-----+-----+-----+
4327 | In0 | In1 | Out |
4328 +-----+-----+-----+
4329 |   0 |   0 |   0 |
4330 +-----+-----+-----+
4331 |   0 |   1 |   1 |
4332 +-----+-----+-----+
4333 |   1 |   0 |   1 |
4334 +-----+-----+-----+
4335 |   1 |   1 |   1 |
4336 +-----+-----+-----+
4337
4338 Example:
4339 """"""""
4340
4341 ::
4342
4343       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4344       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4345       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4346
4347 '``xor``' Instruction
4348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4349
4350 Syntax:
4351 """""""
4352
4353 ::
4354
4355       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4356
4357 Overview:
4358 """""""""
4359
4360 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4361 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4362 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4363
4364 Arguments:
4365 """"""""""
4366
4367 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4368 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4369 arguments must have identical types.
4370
4371 Semantics:
4372 """"""""""
4373
4374 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4375
4376 +-----+-----+-----+
4377 | In0 | In1 | Out |
4378 +-----+-----+-----+
4379 |   0 |   0 |   0 |
4380 +-----+-----+-----+
4381 |   0 |   1 |   1 |
4382 +-----+-----+-----+
4383 |   1 |   0 |   1 |
4384 +-----+-----+-----+
4385 |   1 |   1 |   0 |
4386 +-----+-----+-----+
4387
4388 Example:
4389 """"""""
4390
4391 .. code-block:: llvm
4392
4393       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4394       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4395       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4396       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4397
4398 Vector Operations
4399 -----------------
4400
4401 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4402 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4403 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4404 While LLVM does directly support these vector operations, many
4405 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4406 take full advantage of a specific target.
4407
4408 .. _i_extractelement:
4409
4410 '``extractelement``' Instruction
4411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4412
4413 Syntax:
4414 """""""
4415
4416 ::
4417
4418       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4419
4420 Overview:
4421 """""""""
4422
4423 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4424 from a vector at a specified index.
4425
4426 Arguments:
4427 """"""""""
4428
4429 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4430 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4431 the position from which to extract the element. The index may be a
4432 variable.
4433
4434 Semantics:
4435 """"""""""
4436
4437 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4438 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4439 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4440
4441 Example:
4442 """"""""
4443
4444 .. code-block:: llvm
4445
4446       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4447
4448 .. _i_insertelement:
4449
4450 '``insertelement``' Instruction
4451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4452
4453 Syntax:
4454 """""""
4455
4456 ::
4457
4458       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4459
4460 Overview:
4461 """""""""
4462
4463 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4464 vector at a specified index.
4465
4466 Arguments:
4467 """"""""""
4468
4469 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4470 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4471 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4472 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4473 index may be a variable.
4474
4475 Semantics:
4476 """"""""""
4477
4478 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4479 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4480 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4481 undefined.
4482
4483 Example:
4484 """"""""
4485
4486 .. code-block:: llvm
4487
4488       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4489
4490 .. _i_shufflevector:
4491
4492 '``shufflevector``' Instruction
4493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4494
4495 Syntax:
4496 """""""
4497
4498 ::
4499
4500       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4501
4502 Overview:
4503 """""""""
4504
4505 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4506 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4507 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4508
4509 Arguments:
4510 """"""""""
4511
4512 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4513 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4514 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4515 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4516 same as the element type of the first two operands.
4517
4518 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4519 constant integer or undef values.
4520
4521 Semantics:
4522 """"""""""
4523
4524 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4525 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4526 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4527 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4528 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4529 only one vector.
4530
4531 Example:
4532 """"""""
4533
4534 .. code-block:: llvm
4535
4536       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4537                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4538       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4539                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4540       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4541                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4542       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4543                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4544
4545 Aggregate Operations
4546 --------------------
4547
4548 LLVM supports several instructions for working with
4549 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4550
4551 .. _i_extractvalue:
4552
4553 '``extractvalue``' Instruction
4554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4555
4556 Syntax:
4557 """""""
4558
4559 ::
4560
4561       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4562
4563 Overview:
4564 """""""""
4565
4566 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4567 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4568
4569 Arguments:
4570 """"""""""
4571
4572 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4573 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4574 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4575 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4576
4577 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4578
4579 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4580    omitted and assumed to be zero.
4581 -  At least one index must be specified.
4582 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4583
4584 Semantics:
4585 """"""""""
4586
4587 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4588 the index operands.
4589
4590 Example:
4591 """"""""
4592
4593 .. code-block:: llvm
4594
4595       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4596
4597 .. _i_insertvalue:
4598
4599 '``insertvalue``' Instruction
4600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4601
4602 Syntax:
4603 """""""
4604
4605 ::
4606
4607       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4608
4609 Overview:
4610 """""""""
4611
4612 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4613 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4614
4615 Arguments:
4616 """"""""""
4617
4618 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4619 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4620 a first-class value to insert. The following operands are constant
4621 indices indicating the position at which to insert the value in a
4622 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4623 to insert must have the same type as the value identified by the
4624 indices.
4625
4626 Semantics:
4627 """"""""""
4628
4629 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4630 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4631 indices is that of ``elt``.
4632
4633 Example:
4634 """"""""
4635
4636 .. code-block:: llvm
4637
4638       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4639       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4640       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4641
4642 .. _memoryops:
4643
4644 Memory Access and Addressing Operations
4645 ---------------------------------------
4646
4647 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4648 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4649 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4650 memory in LLVM.
4651
4652 .. _i_alloca:
4653
4654 '``alloca``' Instruction
4655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4656
4657 Syntax:
4658 """""""
4659
4660 ::
4661
4662       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4663
4664 Overview:
4665 """""""""
4666
4667 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4668 currently executing function, to be automatically released when this
4669 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4670 generic address space (address space zero).
4671
4672 Arguments:
4673 """"""""""
4674
4675 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4676 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4677 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4678 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4679 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4680 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4681 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4682 any convenient boundary compatible with the type.
4683
4684 '``type``' may be any sized type.
4685
4686 Semantics:
4687 """"""""""
4688
4689 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4690 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4691 memory is automatically released when the function returns. The
4692 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4693 variables that must have an address available. When the function returns
4694 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4695 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4696 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4697 is not specified.
4698
4699 Example:
4700 """"""""
4701
4702 .. code-block:: llvm
4703
4704       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4705       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4706       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4707       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4708
4709 .. _i_load:
4710
4711 '``load``' Instruction
4712 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4713
4714 Syntax:
4715 """""""
4716
4717 ::
4718
4719       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4720       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4721       !<index> = !{ i32 1 }
4722
4723 Overview:
4724 """""""""
4725
4726 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4727
4728 Arguments:
4729 """"""""""
4730
4731 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4732 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4733 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4734 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4735 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4736 operations <volatile>`.
4737
4738 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4739 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4740 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4741 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4742 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4743 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4744 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4745 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4746 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4747 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4748 any defined semantics for atomic loads.
4749
4750 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4751 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4752 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4753 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4754 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4755 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4756 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4757
4758 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4759 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4760 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4761 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4762 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4763 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4764 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4765
4766 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4767 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4768 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4769 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4770 address points to memory which does not change value during program
4771 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4772 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4773
4774 Semantics:
4775 """"""""""
4776
4777 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4778 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4779 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4780 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4781 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4782 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4783 written using a store of the same type.
4784
4785 Examples:
4786 """""""""
4787
4788 .. code-block:: llvm
4789
4790       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4791       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4792       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4793
4794 .. _i_store:
4795
4796 '``store``' Instruction
4797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4798
4799 Syntax:
4800 """""""
4801
4802 ::
4803
4804       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4805       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4806
4807 Overview:
4808 """""""""
4809
4810 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4811
4812 Arguments:
4813 """"""""""
4814
4815 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4816 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4817 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4818 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4819 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4820 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4821 operations <volatile>`.
4822
4823 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4824 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4825 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4826 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4827 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4828 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4829 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4830 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4831 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4832 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4833 have any defined semantics for atomic stores.
4834
4835 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4836 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4837 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4838 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4839 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4840 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4841 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4842 safe.
4843
4844 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4845 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4846 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4847 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4848 be reused in the cache. The code generator may select special
4849 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4850 x86.
4851
4852 Semantics:
4853 """"""""""
4854
4855 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4856 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4857 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4858 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4859 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4860 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4861 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4862 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4863
4864 Example:
4865 """"""""
4866
4867 .. code-block:: llvm
4868
4869       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4870       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4871       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4872
4873 .. _i_fence:
4874
4875 '``fence``' Instruction
4876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4877
4878 Syntax:
4879 """""""
4880
4881 ::
4882
4883       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4884
4885 Overview:
4886 """""""""
4887
4888 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4889 between operations.
4890
4891 Arguments:
4892 """"""""""
4893
4894 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4895 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4896 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4897
4898 Semantics:
4899 """"""""""
4900
4901 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4902 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4903 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4904 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4905 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4906 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4907 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4908 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4909 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4910 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4911 *happens-before* edge.
4912
4913 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4914 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4915 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4916
4917 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4918 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4919 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4920
4921 Example:
4922 """"""""
4923
4924 .. code-block:: llvm
4925
4926       fence acquire                          ; yields {void}
4927       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4928
4929 .. _i_cmpxchg:
4930
4931 '``cmpxchg``' Instruction
4932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4933
4934 Syntax:
4935 """""""
4936
4937 ::
4938
4939       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4940
4941 Overview:
4942 """""""""
4943
4944 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4945 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4946 equal, it stores a new value into the memory.
4947
4948 Arguments:
4949 """"""""""
4950
4951 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4952 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4953 address, and a new value to place at that address if the compared values
4954 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4955 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4956 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4957 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4958 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4959 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4960 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4961
4962 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4963 synchronizes with other atomic operations.
4964
4965 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4966 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4967 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4968 respect to all other code in the system.
4969
4970 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4971 equal to the size in memory of the operand.
4972
4973 Semantics:
4974 """"""""""
4975
4976 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4977 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4978 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4979 returned.
4980
4981 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4982 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4983 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4984 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4985
4986 Example:
4987 """"""""
4988
4989 .. code-block:: llvm
4990
4991     entry:
4992       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4993       br label %loop
4994
4995     loop:
4996       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4997       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4998       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4999       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5000       br i1 %success, label %done, label %loop
5001
5002     done:
5003       ...
5004
5005 .. _i_atomicrmw:
5006
5007 '``atomicrmw``' Instruction
5008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5009
5010 Syntax:
5011 """""""
5012
5013 ::
5014
5015       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5016
5017 Overview:
5018 """""""""
5019
5020 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5021
5022 Arguments:
5023 """"""""""
5024
5025 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5026 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5027 operation. The operation must be one of the following keywords:
5028
5029 -  xchg
5030 -  add
5031 -  sub
5032 -  and
5033 -  nand
5034 -  or
5035 -  xor
5036 -  max
5037 -  min
5038 -  umax
5039 -  umin
5040
5041 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5042 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5043 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5044 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5045 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5046 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5047 operations <volatile>`.
5048
5049 Semantics:
5050 """"""""""
5051
5052 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5053 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5054 value at the location is returned. The modification is specified by the
5055 operation argument:
5056
5057 -  xchg: ``*ptr = val``
5058 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5059 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5060 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5061 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5062 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5063 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5064 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5065 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5066 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5067    comparison)
5068 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5069    comparison)
5070
5071 Example:
5072 """"""""
5073
5074 .. code-block:: llvm
5075
5076       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5077
5078 .. _i_getelementptr:
5079
5080 '``getelementptr``' Instruction
5081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5082
5083 Syntax:
5084 """""""
5085
5086 ::
5087
5088       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5089       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5090       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5091
5092 Overview:
5093 """""""""
5094
5095 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5096 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5097 address calculation only and does not access memory.
5098
5099 Arguments:
5100 """"""""""
5101
5102 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5103 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5104 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5105 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5106 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5107 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5108 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5109 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5110 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5111 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5112 would require loading the pointer before continuing calculation.
5113
5114 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5115 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5116 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5117 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5118 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5119 required to be constant. These integers are treated as signed values
5120 where relevant.
5121
5122 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5123 to LLVM:
5124
5125 .. code-block:: c
5126
5127     struct RT {
5128       char A;
5129       int B[10][20];
5130       char C;
5131     };
5132     struct ST {
5133       int X;
5134       double Y;
5135       struct RT Z;
5136     };
5137
5138     int *foo(struct ST *s) {
5139       return &s[1].Z.B[5][13];
5140     }
5141
5142 The LLVM code generated by Clang is:
5143
5144 .. code-block:: llvm
5145
5146     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5147     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5148
5149     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5150     entry:
5151       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5152       ret i32* %arrayidx
5153     }
5154
5155 Semantics:
5156 """"""""""
5157
5158 In the example above, the first index is indexing into the
5159 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5160 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5161 indexes into the third element of the structure, yielding a
5162 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5163 structure. The third index indexes into the second element of the
5164 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5165 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5166 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5167 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5168
5169 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5170 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5171 for the given testcase is equivalent to:
5172
5173 .. code-block:: llvm
5174
5175     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5176       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5177       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5178       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5179       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5180       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5181       ret i32* %t5
5182     }
5183
5184 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5185 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5186 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5187 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5188 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5189 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5190 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5191 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5192 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5193 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5194
5195 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5196 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5197 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5198 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5199 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5200 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5201 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5202 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5203 information.
5204
5205 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5206 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5207
5208 Example:
5209 """"""""
5210
5211 .. code-block:: llvm
5212
5213         ; yields [12 x i8]*:aptr
5214         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5215         ; yields i8*:vptr
5216         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5217         ; yields i8*:eptr
5218         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5219         ; yields i32*:iptr
5220         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5221
5222 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5223 must be a vector with the same number of elements. For example:
5224
5225 .. code-block:: llvm
5226
5227      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5228
5229 Conversion Operations
5230 ---------------------
5231
5232 The instructions in this category are the conversion instructions
5233 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5234 various bit conversions on the operand.
5235
5236 '``trunc .. to``' Instruction
5237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5238
5239 Syntax:
5240 """""""
5241
5242 ::
5243
5244       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5245
5246 Overview:
5247 """""""""
5248
5249 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5250
5251 Arguments:
5252 """"""""""
5253
5254 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5255 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5256 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5257 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5258 types are not allowed.
5259
5260 Semantics:
5261 """"""""""
5262
5263 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5264 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5265 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5266 It will always truncate bits.
5267
5268 Example:
5269 """"""""
5270
5271 .. code-block:: llvm
5272
5273       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5274       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5275       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5276       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5277
5278 '``zext .. to``' Instruction
5279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5280
5281 Syntax:
5282 """""""
5283
5284 ::
5285
5286       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5287
5288 Overview:
5289 """""""""
5290
5291 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5292
5293 Arguments:
5294 """"""""""
5295
5296 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5297 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5298 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5299 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5300
5301 Semantics:
5302 """"""""""
5303
5304 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5305 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5306
5307 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5308
5309 Example:
5310 """"""""
5311
5312 .. code-block:: llvm
5313
5314       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5315       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5316       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5317
5318 '``sext .. to``' Instruction
5319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5320
5321 Syntax:
5322 """""""
5323
5324 ::
5325
5326       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5327
5328 Overview:
5329 """""""""
5330
5331 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5332
5333 Arguments:
5334 """"""""""
5335
5336 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5337 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5338 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5339 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5340
5341 Semantics:
5342 """"""""""
5343
5344 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5345 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5346 of the type ``ty2``.
5347
5348 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5349
5350 Example:
5351 """"""""
5352
5353 .. code-block:: llvm
5354
5355       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5356       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5357       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5358
5359 '``fptrunc .. to``' Instruction
5360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5361
5362 Syntax:
5363 """""""
5364
5365 ::
5366
5367       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5368
5369 Overview:
5370 """""""""
5371
5372 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5373
5374 Arguments:
5375 """"""""""
5376
5377 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5378 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5379 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5380 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5381
5382 Semantics:
5383 """"""""""
5384
5385 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5386 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5387 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5388 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5389
5390 Example:
5391 """"""""
5392
5393 .. code-block:: llvm
5394
5395       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5396       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5397
5398 '``fpext .. to``' Instruction
5399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5400
5401 Syntax:
5402 """""""
5403
5404 ::
5405
5406       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5407
5408 Overview:
5409 """""""""
5410
5411 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5412 point value.
5413
5414 Arguments:
5415 """"""""""
5416
5417 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5418 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5419 to. The source type must be smaller than the destination type.
5420
5421 Semantics:
5422 """"""""""
5423
5424 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5425 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5426 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5427 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5428 *no-op cast* for a floating point cast.
5429
5430 Example:
5431 """"""""
5432
5433 .. code-block:: llvm
5434
5435       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5436       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5437
5438 '``fptoui .. to``' Instruction
5439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5440
5441 Syntax:
5442 """""""
5443
5444 ::
5445
5446       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5447
5448 Overview:
5449 """""""""
5450
5451 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5452 integer equivalent of type ``ty2``.
5453
5454 Arguments:
5455 """"""""""
5456
5457 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5458 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5459 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5460 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5461 type with the same number of elements as ``ty``
5462
5463 Semantics:
5464 """"""""""
5465
5466 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5467 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5468 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5469 are undefined.
5470
5471 Example:
5472 """"""""
5473
5474 .. code-block:: llvm
5475
5476       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5477       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5478       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5479
5480 '``fptosi .. to``' Instruction
5481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5482
5483 Syntax:
5484 """""""
5485
5486 ::
5487
5488       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5489
5490 Overview:
5491 """""""""
5492
5493 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5494 ``value`` to type ``ty2``.
5495
5496 Arguments:
5497 """"""""""
5498
5499 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5500 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5501 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5502 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5503 type with the same number of elements as ``ty``
5504
5505 Semantics:
5506 """"""""""
5507
5508 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5509 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5510 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5511 are undefined.
5512
5513 Example:
5514 """"""""
5515
5516 .. code-block:: llvm
5517
5518       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5519       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5520       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5521
5522 '``uitofp .. to``' Instruction
5523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5524
5525 Syntax:
5526 """""""
5527
5528 ::
5529
5530       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5531
5532 Overview:
5533 """""""""
5534
5535 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5536 and converts that value to the ``ty2`` type.
5537
5538 Arguments:
5539 """"""""""
5540
5541 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5542 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5543 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5544 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5545 type with the same number of elements as ``ty``
5546
5547 Semantics:
5548 """"""""""
5549
5550 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5551 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5552 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5553 are undefined.
5554
5555 Example:
5556 """"""""
5557
5558 .. code-block:: llvm
5559
5560       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5561       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5562
5563 '``sitofp .. to``' Instruction
5564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5565
5566 Syntax:
5567 """""""
5568
5569 ::
5570
5571       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5572
5573 Overview:
5574 """""""""
5575
5576 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5577 converts that value to the ``ty2`` type.
5578
5579 Arguments:
5580 """"""""""
5581
5582 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5583 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5584 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5585 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5586 type with the same number of elements as ``ty``
5587
5588 Semantics:
5589 """"""""""
5590
5591 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5592 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5593 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5594 undefined.
5595
5596 Example:
5597 """"""""
5598
5599 .. code-block:: llvm
5600
5601       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5602       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5603
5604 .. _i_ptrtoint:
5605
5606 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5608
5609 Syntax:
5610 """""""
5611
5612 ::
5613
5614       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5615
5616 Overview:
5617 """""""""
5618
5619 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5620 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5621
5622 Arguments:
5623 """"""""""
5624
5625 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5626 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5627 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5628 a vector of integers type.
5629
5630 Semantics:
5631 """"""""""
5632
5633 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5634 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5635 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5636 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5637 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5638 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5639 change.
5640
5641 Example:
5642 """"""""
5643
5644 .. code-block:: llvm
5645
5646       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5647       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5648       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5649
5650 .. _i_inttoptr:
5651
5652 '``inttoptr .. to``' Instruction
5653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5654
5655 Syntax:
5656 """""""
5657
5658 ::
5659
5660       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5661
5662 Overview:
5663 """""""""
5664
5665 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5666 pointer type, ``ty2``.
5667
5668 Arguments:
5669 """"""""""
5670
5671 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5672 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5673 type.
5674
5675 Semantics:
5676 """"""""""
5677
5678 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5679 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5680 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5681 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5682 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5683 nothing is done (*no-op cast*).
5684
5685 Example:
5686 """"""""
5687
5688 .. code-block:: llvm
5689
5690       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5691       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5692       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5693       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5694
5695 .. _i_bitcast:
5696
5697 '``bitcast .. to``' Instruction
5698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5699
5700 Syntax:
5701 """""""
5702
5703 ::
5704
5705       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5706
5707 Overview:
5708 """""""""
5709
5710 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5711 changing any bits.
5712
5713 Arguments:
5714 """"""""""
5715
5716 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5717 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5718 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5719 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5720 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5721 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5722 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5723 long as they have the same size).
5724
5725 Semantics:
5726 """"""""""
5727
5728 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5729 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5730 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5731 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5732 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5733 pointers) types with the same address space through this instruction.
5734 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5735 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5736
5737 Example:
5738 """"""""
5739
5740 .. code-block:: llvm
5741
5742       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5743       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5744       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5745       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5746
5747 .. _i_addrspacecast:
5748
5749 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5751
5752 Syntax:
5753 """""""
5754
5755 ::
5756
5757       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5758
5759 Overview:
5760 """""""""
5761
5762 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5763 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5764
5765 Arguments:
5766 """"""""""
5767
5768 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5769 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5770 address space.
5771
5772 Semantics:
5773 """"""""""
5774
5775 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5776 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5777 value modification, depending on the target and the address space
5778 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5779 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5780 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5781 location.
5782
5783 Example:
5784 """"""""
5785
5786 .. code-block:: llvm
5787
5788       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5789       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5790       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5791
5792 .. _otherops:
5793
5794 Other Operations
5795 ----------------
5796
5797 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5798 which defy better classification.
5799
5800 .. _i_icmp:
5801
5802 '``icmp``' Instruction
5803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5804
5805 Syntax:
5806 """""""
5807
5808 ::
5809
5810       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5811
5812 Overview:
5813 """""""""
5814
5815 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5816 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5817 pointer, or pointer vector operands.
5818
5819 Arguments:
5820 """"""""""
5821
5822 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5823 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5824 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5825
5826 #. ``eq``: equal
5827 #. ``ne``: not equal
5828 #. ``ugt``: unsigned greater than
5829 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5830 #. ``ult``: unsigned less than
5831 #. ``ule``: unsigned less or equal
5832 #. ``sgt``: signed greater than
5833 #. ``sge``: signed greater or equal
5834 #. ``slt``: signed less than
5835 #. ``sle``: signed less or equal
5836
5837 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5838 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5839 must also be identical types.
5840
5841 Semantics:
5842 """"""""""
5843
5844 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5845 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5846 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5847
5848 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5849    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5850 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5851    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5852 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5853    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5854 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5855    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5856 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5857    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5858 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5859    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5860 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5861    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5862 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5863    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5864 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5865    if ``op1`` is less than ``op2``.
5866 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5867    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5868
5869 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5870 are compared as if they were integers.
5871
5872 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5873 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5874 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5875
5876 Example:
5877 """"""""
5878
5879 .. code-block:: llvm
5880
5881       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5882       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5883       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5884       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5885       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5886       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5887
5888 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5889 ``icmp`` instruction.
5890
5891 .. _i_fcmp:
5892
5893 '``fcmp``' Instruction
5894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5895
5896 Syntax:
5897 """""""
5898
5899 ::
5900
5901       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5902
5903 Overview:
5904 """""""""
5905
5906 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5907 values based on comparison of its operands.
5908
5909 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5910 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5911
5912 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5913 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5914 compared.
5915
5916 Arguments:
5917 """"""""""
5918
5919 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5920 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5921 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5922
5923 #. ``false``: no comparison, always returns false
5924 #. ``oeq``: ordered and equal
5925 #. ``ogt``: ordered and greater than
5926 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5927 #. ``olt``: ordered and less than
5928 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5929 #. ``one``: ordered and not equal
5930 #. ``ord``: ordered (no nans)
5931 #. ``ueq``: unordered or equal
5932 #. ``ugt``: unordered or greater than
5933 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5934 #. ``ult``: unordered or less than
5935 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5936 #. ``une``: unordered or not equal
5937 #. ``uno``: unordered (either nans)
5938 #. ``true``: no comparison, always returns true
5939
5940 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5941 that either operand may be a QNAN.
5942
5943 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5944 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5945 type. They must have identical types.
5946
5947 Semantics:
5948 """"""""""
5949
5950 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5951 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5952 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5953 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5954
5955 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5956 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5957    is equal to ``op2``.
5958 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5959    is greater than ``op2``.
5960 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5961    is greater than or equal to ``op2``.
5962 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5963    is less than ``op2``.
5964 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5965    is less than or equal to ``op2``.
5966 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5967    is not equal to ``op2``.
5968 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5969 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5970    equal to ``op2``.
5971 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5972    greater than ``op2``.
5973 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5974    greater than or equal to ``op2``.
5975 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5976    less than ``op2``.
5977 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5978    less than or equal to ``op2``.
5979 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5980    not equal to ``op2``.
5981 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5982 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5983
5984 Example:
5985 """"""""
5986
5987 .. code-block:: llvm
5988
5989       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5990       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5991       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5992       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5993
5994 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5995 ``fcmp`` instruction.
5996
5997 .. _i_phi:
5998
5999 '``phi``' Instruction
6000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6001
6002 Syntax:
6003 """""""
6004
6005 ::
6006
6007       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6008
6009 Overview:
6010 """""""""
6011
6012 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6013 graph representing the function.
6014
6015 Arguments:
6016 """"""""""
6017
6018 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6019 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6020 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6021 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6022 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6023 label arguments.
6024
6025 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6026 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6027 block.
6028
6029 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6030 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6031 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6032 instruction's return value on the same edge).
6033
6034 Semantics:
6035 """"""""""
6036
6037 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6038 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6039 executed just prior to the current block.
6040
6041 Example:
6042 """"""""
6043
6044 .. code-block:: llvm
6045
6046     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6047       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6048       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6049       br label %Loop
6050
6051 .. _i_select:
6052
6053 '``select``' Instruction
6054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6055
6056 Syntax:
6057 """""""
6058
6059 ::
6060
6061       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6062
6063       selty is either i1 or {<N x i1>}
6064
6065 Overview:
6066 """""""""
6067
6068 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6069 condition, without branching.
6070
6071 Arguments:
6072 """"""""""
6073
6074 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6075 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6076 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6077 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6078 elements.
6079
6080 Semantics:
6081 """"""""""
6082
6083 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6084 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6085 argument.
6086
6087 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6088 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6089
6090 Example:
6091 """"""""
6092
6093 .. code-block:: llvm
6094
6095       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6096
6097 .. _i_call:
6098
6099 '``call``' Instruction
6100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6101
6102 Syntax:
6103 """""""
6104
6105 ::
6106
6107       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6108
6109 Overview:
6110 """""""""
6111
6112 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6113
6114 Arguments:
6115 """"""""""
6116
6117 This instruction requires several arguments:
6118
6119 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6120    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6121    be marked "tail" even if they do not occur before a
6122    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6123    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6124    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6125    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6126    automatic `sibling call
6127    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6128    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6129    when the following extra requirements are met:
6130
6131    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6132    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6133       uses value of call or is void).
6134    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6135       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6136    -  `Platform specific constraints are
6137       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6138
6139 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6140    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6141    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6142    calling convention of the call must match the calling convention of
6143    the target function, or else the behavior is undefined.
6144 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6145    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6146    are valid here.
6147 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6148    type of the return value. Functions that return no value are marked
6149    ``void``.
6150 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6151    being invoked. The argument types must match the types implied by
6152    this signature. This type can be omitted if the function is not
6153    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6154    function.
6155 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6156    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6157    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6158    to function value.
6159 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6160    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6161    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6162    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6163    extra arguments can be specified.
6164 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6165    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6166    attributes are valid here.
6167
6168 Semantics:
6169 """"""""""
6170
6171 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6172 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6173 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6174 flow continues with the instruction after the function call, and the
6175 return value of the function is bound to the result argument.
6176
6177 Example:
6178 """"""""
6179
6180 .. code-block:: llvm
6181
6182       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6183       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6184       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6185       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6186       call void %foo(i8 97 signext)
6187
6188       %struct.A = type { i32, i8 }
6189       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6190       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6191       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6192       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6193       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6194
6195 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6196 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6197 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6198 This is something we'd like to change in the future to provide better
6199 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6200
6201 .. _i_va_arg:
6202
6203 '``va_arg``' Instruction
6204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6205
6206 Syntax:
6207 """""""
6208
6209 ::
6210
6211       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6212
6213 Overview:
6214 """""""""
6215
6216 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6217 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6218 the ``va_arg`` macro in C.
6219
6220 Arguments:
6221 """"""""""
6222
6223 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6224 argument. It returns a value of the specified argument type and
6225 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6226 type of ``va_list`` is target specific.
6227
6228 Semantics:
6229 """"""""""
6230
6231 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6232 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6233 the next argument. For more information, see the variable argument
6234 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6235
6236 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6237 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6238 function.
6239
6240 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6241 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6242
6243 Example:
6244 """"""""
6245
6246 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6247
6248 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6249 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6250 types on any target.
6251
6252 .. _i_landingpad:
6253
6254 '``landingpad``' Instruction
6255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6256
6257 Syntax:
6258 """""""
6259
6260 ::
6261
6262       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6263       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6264
6265       <clause> := catch <type> <value>
6266       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6267
6268 Overview:
6269 """""""""
6270
6271 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6272 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6273 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6274 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6275 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6276 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6277
6278 Arguments:
6279 """"""""""
6280
6281 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6282 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6283 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6284
6285 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6286 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6287 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6288 clause takes an array constant as its argument. Use
6289 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6290 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6291 the ``cleanup`` flag.
6292
6293 Semantics:
6294 """"""""""
6295
6296 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6297 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6298 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6299 calling conventions, how the personality function results are
6300 represented in LLVM IR is target specific.
6301
6302 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6303 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6304 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6305 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6306 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6307 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6308 unwinding continues further up the call stack.
6309
6310 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6311
6312 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6313    of an '``invoke``' instruction.
6314 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6315    first non-PHI instruction.
6316 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6317    pad block.
6318 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6319    '``landingpad``' instruction.
6320 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6321    personality function.
6322
6323 Example:
6324 """"""""
6325
6326 .. code-block:: llvm
6327
6328       ;; A landing pad which can catch an integer.
6329       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6330                catch i8** @_ZTIi
6331       ;; A landing pad that is a cleanup.
6332       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6333                cleanup
6334       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6335       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6336                catch i8** @_ZTIi
6337                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6338
6339 .. _intrinsics:
6340
6341 Intrinsic Functions
6342 ===================
6343
6344 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6345 have well known names and semantics and are required to follow certain
6346 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6347 for the LLVM language that does not require changing all of the
6348 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6349 reader/writer, the parser, etc...).
6350
6351 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6352 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6353 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6354 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6355 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6356 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6357 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6358 are added that they be documented here.
6359
6360 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6361 represents a family of functions that perform the same operation but on
6362 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6363 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6364 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6365 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6366 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6367 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6368 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6369 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6370 argument or the result.
6371
6372 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6373 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6374 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6375 whose type is matched against another type do not. For example, the
6376 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6377 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6378 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6379 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6380 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6381 type is matched against the return type, it does not require its own
6382 name suffix.
6383
6384 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6385 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6386
6387 .. _int_varargs:
6388
6389 Variable Argument Handling Intrinsics
6390 -------------------------------------
6391
6392 Variable argument support is defined in LLVM with the
6393 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6394 functions. These functions are related to the similarly named macros
6395 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6396
6397 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6398 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6399 does not define what this type is, so all transformations should be
6400 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6401
6402 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6403 variable argument handling intrinsic functions are used.
6404
6405 .. code-block:: llvm
6406
6407     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6408       ; Initialize variable argument processing
6409       %ap = alloca i8*
6410       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6411       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6412
6413       ; Read a single integer argument
6414       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6415
6416       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6417       %aq = alloca i8*
6418       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6419       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6420       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6421
6422       ; Stop processing of arguments.
6423       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6424       ret i32 %tmp
6425     }
6426
6427     declare void @llvm.va_start(i8*)
6428     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6429     declare void @llvm.va_end(i8*)
6430
6431 .. _int_va_start:
6432
6433 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6435
6436 Syntax:
6437 """""""
6438
6439 ::
6440
6441       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6442
6443 Overview:
6444 """""""""
6445
6446 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6447 subsequent use by ``va_arg``.
6448
6449 Arguments:
6450 """"""""""
6451
6452 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6453
6454 Semantics:
6455 """"""""""
6456
6457 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6458 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6459 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6460 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6461 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6462 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6463 that out.
6464
6465 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6467
6468 Syntax:
6469 """""""
6470
6471 ::
6472
6473       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6474
6475 Overview:
6476 """""""""
6477
6478 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6479 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6480
6481 Arguments:
6482 """"""""""
6483
6484 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6485
6486 Semantics:
6487 """"""""""
6488
6489 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6490 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6491 element to which the argument points. Calls to
6492 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6493 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6494 ``llvm.va_end``.
6495
6496 .. _int_va_copy:
6497
6498 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6500
6501 Syntax:
6502 """""""
6503
6504 ::
6505
6506       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6507
6508 Overview:
6509 """""""""
6510
6511 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6512 from the source argument list to the destination argument list.
6513
6514 Arguments:
6515 """"""""""
6516
6517 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6518 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6519
6520 Semantics:
6521 """"""""""
6522
6523 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6524 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6525 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6526 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6527 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6528
6529 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6530 --------------------------------------
6531
6532 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6533 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6534 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6535 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6536 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6537 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6538 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6539 details, see `Accurate Garbage Collection with
6540 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6541
6542 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6543 address space (address space zero).
6544
6545 .. _int_gcroot:
6546
6547 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6549
6550 Syntax:
6551 """""""
6552
6553 ::
6554
6555       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6556
6557 Overview:
6558 """""""""
6559
6560 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6561 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6562
6563 Arguments:
6564 """"""""""
6565
6566 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6567 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6568 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6569 root.
6570
6571 Semantics:
6572 """"""""""
6573
6574 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6575 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6576 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6577 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6578 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6579
6580 .. _int_gcread:
6581
6582 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6584
6585 Syntax:
6586 """""""
6587
6588 ::
6589
6590       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6591
6592 Overview:
6593 """""""""
6594
6595 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6596 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6597 barriers.
6598
6599 Arguments:
6600 """"""""""
6601
6602 The second argument is the address to read from, which should be an
6603 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6604 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6605 runtime (otherwise null).
6606
6607 Semantics:
6608 """"""""""
6609
6610 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6611 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6612 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6613 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6614 algorithm <gc>`.
6615
6616 .. _int_gcwrite:
6617
6618 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6620
6621 Syntax:
6622 """""""
6623
6624 ::
6625
6626       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6627
6628 Overview:
6629 """""""""
6630
6631 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6632 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6633 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6634
6635 Arguments:
6636 """"""""""
6637
6638 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6639 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6640 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6641 object, Obj may be null.
6642
6643 Semantics:
6644 """"""""""
6645
6646 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6647 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6648 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6649 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6650 algorithm <gc>`.
6651
6652 Code Generator Intrinsics
6653 -------------------------
6654
6655 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6656 may only be implemented with code generator support.
6657
6658 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6660
6661 Syntax:
6662 """""""
6663
6664 ::
6665
6666       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6667
6668 Overview:
6669 """""""""
6670
6671 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6672 target-specific value indicating the return address of the current
6673 function or one of its callers.
6674
6675 Arguments:
6676 """"""""""
6677
6678 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6679 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6680 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6681 value.
6682
6683 Semantics:
6684 """"""""""
6685
6686 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6687 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6688 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6689 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6690 used for debugging purposes.
6691
6692 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6693 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6694 of the obvious source-language caller.
6695
6696 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6698
6699 Syntax:
6700 """""""
6701
6702 ::
6703
6704       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6705
6706 Overview:
6707 """""""""
6708
6709 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6710 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6711
6712 Arguments:
6713 """"""""""
6714
6715 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6716 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6717 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6718 value.
6719
6720 Semantics:
6721 """"""""""
6722
6723 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6724 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6725 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6726 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6727 used for debugging purposes.
6728
6729 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6730 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6731 of the obvious source-language caller.
6732
6733 .. _int_stacksave:
6734
6735 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6736 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6737
6738 Syntax:
6739 """""""
6740
6741 ::
6742
6743       declare i8* @llvm.stacksave()
6744
6745 Overview:
6746 """""""""
6747
6748 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6749 of the function stack, for use with
6750 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6751 implementing language features like scoped automatic variable sized
6752 arrays in C99.
6753
6754 Semantics:
6755 """"""""""
6756
6757 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6758 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6759 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6760 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6761 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6762 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6763 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6764
6765 .. _int_stackrestore:
6766
6767 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6768 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6769
6770 Syntax:
6771 """""""
6772
6773 ::
6774
6775       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6776
6777 Overview:
6778 """""""""
6779
6780 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6781 the function stack to the state it was in when the corresponding
6782 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6783 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6784 sized arrays in C99.
6785
6786 Semantics:
6787 """"""""""
6788
6789 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6790
6791 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6793
6794 Syntax:
6795 """""""
6796
6797 ::
6798
6799       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6800
6801 Overview:
6802 """""""""
6803
6804 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6805 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6806 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6807 its performance characteristics.
6808
6809 Arguments:
6810 """"""""""
6811
6812 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6813 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6814 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6815 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6816 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6817 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6818 arguments must be constant integers.
6819
6820 Semantics:
6821 """"""""""
6822
6823 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6824 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6825 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6826 the processor cache for better performance.
6827
6828 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6830
6831 Syntax:
6832 """""""
6833
6834 ::
6835
6836       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6837
6838 Overview:
6839 """""""""
6840
6841 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6842 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6843 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6844 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6845 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6846 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6847 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6848 allow correlations of simulation runs.
6849
6850 Arguments:
6851 """"""""""
6852
6853 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6854
6855 Semantics:
6856 """"""""""
6857
6858 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6859 that do not support this intrinsic may ignore it.
6860
6861 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6863
6864 Syntax:
6865 """""""
6866
6867 ::
6868
6869       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6870
6871 Overview:
6872 """""""""
6873
6874 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6875 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6876 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6877 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6878 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6879 timings.
6880
6881 Semantics:
6882 """"""""""
6883
6884 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6885 memory. Implementations are allowed to either return a application
6886 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6887 is lowered to a constant 0.
6888
6889 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6890 running at and the host platform.
6891
6892 Standard C Library Intrinsics
6893 -----------------------------
6894
6895 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6896 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6897 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6898 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6899
6900 .. _int_memcpy:
6901
6902 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6904
6905 Syntax:
6906 """""""
6907
6908 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6909 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6910 support all bit widths however.
6911
6912 ::
6913
6914       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6915                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6916       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6917                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6918
6919 Overview:
6920 """""""""
6921
6922 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6923 source location to the destination location.
6924
6925 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6926 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6927 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6928
6929 Arguments:
6930 """"""""""
6931
6932 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6933 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6934 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6935 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6936 boolean indicating a volatile access.
6937
6938 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6939 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6940 are aligned to that boundary.
6941
6942 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6943 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6944 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6945
6946 Semantics:
6947 """"""""""
6948
6949 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6950 source location to the destination location, which are not allowed to
6951 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6952 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6953 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6954
6955 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6957
6958 Syntax:
6959 """""""
6960
6961 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6962 bit width and for different address space. Not all targets support all
6963 bit widths however.
6964
6965 ::
6966
6967       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6968                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6969       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6970                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6971
6972 Overview:
6973 """""""""
6974
6975 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6976 source location to the destination location. It is similar to the
6977 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6978 overlap.
6979
6980 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6981 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6982 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6983
6984 Arguments:
6985 """"""""""
6986
6987 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6988 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6989 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6990 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6991 boolean indicating a volatile access.
6992
6993 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6994 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6995 aligned to that boundary.
6996
6997 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6998 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6999 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7000
7001 Semantics:
7002 """"""""""
7003
7004 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7005 source location to the destination location, which may overlap. It
7006 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7007 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7008 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7009
7010 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7012
7013 Syntax:
7014 """""""
7015
7016 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7017 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7018 support all bit widths.
7019
7020 ::
7021
7022       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7023                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7024       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7025                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7026
7027 Overview:
7028 """""""""
7029
7030 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7031 particular byte value.
7032
7033 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7034 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7035 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7036
7037 Arguments:
7038 """"""""""
7039
7040 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7041 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7042 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7043 argument is the known alignment of the destination location.
7044
7045 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7046 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7047 that boundary.
7048
7049 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7050 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7051 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7052
7053 Semantics:
7054 """"""""""
7055
7056 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7057 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7058 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7059 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7060
7061 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7063
7064 Syntax:
7065 """""""
7066
7067 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7068 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7069 all types however.
7070
7071 ::
7072
7073       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7074       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7075       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7076       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7077       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7078
7079 Overview:
7080 """""""""
7081
7082 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7083 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7084 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7085 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7086 because there is no need to worry about errno being set).
7087 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7088
7089 Arguments:
7090 """"""""""
7091
7092 The argument and return value are floating point numbers of the same
7093 type.
7094
7095 Semantics:
7096 """"""""""
7097
7098 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7099 nonnegative floating point number.
7100
7101 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7103
7104 Syntax:
7105 """""""
7106
7107 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7108 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7109 all types however.
7110
7111 ::
7112
7113       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7114       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7115       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7116       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7117       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7118
7119 Overview:
7120 """""""""
7121
7122 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7123 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7124 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7125 used, the second argument remains a scalar integer value.
7126
7127 Arguments:
7128 """"""""""
7129
7130 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7131 raise to that power.
7132
7133 Semantics:
7134 """"""""""
7135
7136 This function returns the first value raised to the second power with an
7137 unspecified sequence of rounding operations.
7138
7139 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7140 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7141
7142 Syntax:
7143 """""""
7144
7145 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7146 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7147 all types however.
7148
7149 ::
7150
7151       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7152       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7153       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7154       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7155       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7156
7157 Overview:
7158 """""""""
7159
7160 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7161
7162 Arguments:
7163 """"""""""
7164
7165 The argument and return value are floating point numbers of the same
7166 type.
7167
7168 Semantics:
7169 """"""""""
7170
7171 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7172 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7173 conditions in the same way.
7174
7175 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7177
7178 Syntax:
7179 """""""
7180
7181 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7182 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7183 all types however.
7184
7185 ::
7186
7187       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7188       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7189       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7190       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7191       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7192
7193 Overview:
7194 """""""""
7195
7196 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7197
7198 Arguments:
7199 """"""""""
7200
7201 The argument and return value are floating point numbers of the same
7202 type.
7203
7204 Semantics:
7205 """"""""""
7206
7207 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7208 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7209 conditions in the same way.
7210
7211 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7213
7214 Syntax:
7215 """""""
7216
7217 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7218 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7219 all types however.
7220
7221 ::
7222
7223       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7224       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7225       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7226       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7227       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7228
7229 Overview:
7230 """""""""
7231
7232 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7233 specified (positive or negative) power.
7234
7235 Arguments:
7236 """"""""""
7237
7238 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7239 to raise to that power.
7240
7241 Semantics:
7242 """"""""""
7243
7244 This function returns the first value raised to the second power,
7245 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7246 handles error conditions in the same way.
7247
7248 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7250
7251 Syntax:
7252 """""""
7253
7254 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7255 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7256 all types however.
7257
7258 ::
7259
7260       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7261       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7262       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7263       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7264       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7265
7266 Overview:
7267 """""""""
7268
7269 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7270
7271 Arguments:
7272 """"""""""
7273
7274 The argument and return value are floating point numbers of the same
7275 type.
7276
7277 Semantics:
7278 """"""""""
7279
7280 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7281 would, and handles error conditions in the same way.
7282
7283 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7285
7286 Syntax:
7287 """""""
7288
7289 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7290 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7291 all types however.
7292
7293 ::
7294
7295       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7296       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7297       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7298       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7299       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7300
7301 Overview:
7302 """""""""
7303
7304 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7305
7306 Arguments:
7307 """"""""""
7308
7309 The argument and return value are floating point numbers of the same
7310 type.
7311
7312 Semantics:
7313 """"""""""
7314
7315 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7316 would, and handles error conditions in the same way.
7317
7318 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7320
7321 Syntax:
7322 """""""
7323
7324 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7325 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7326 all types however.
7327
7328 ::
7329
7330       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7331       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7332       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7333       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7334       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7335
7336 Overview:
7337 """""""""
7338
7339 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7340
7341 Arguments:
7342 """"""""""
7343
7344 The argument and return value are floating point numbers of the same
7345 type.
7346
7347 Semantics:
7348 """"""""""
7349
7350 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7351 would, and handles error conditions in the same way.
7352
7353 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7355
7356 Syntax:
7357 """""""
7358
7359 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7360 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7361 all types however.
7362
7363 ::
7364
7365       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7366       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7367       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7368       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7369       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7370
7371 Overview:
7372 """""""""
7373
7374 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7375
7376 Arguments:
7377 """"""""""
7378
7379 The argument and return value are floating point numbers of the same
7380 type.
7381
7382 Semantics:
7383 """"""""""
7384
7385 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7386 would, and handles error conditions in the same way.
7387
7388 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7390
7391 Syntax:
7392 """""""
7393
7394 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7395 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7396 all types however.
7397
7398 ::
7399
7400       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7401       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7402       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7403       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7404       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7405
7406 Overview:
7407 """""""""
7408
7409 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7410
7411 Arguments:
7412 """"""""""
7413
7414 The argument and return value are floating point numbers of the same
7415 type.
7416
7417 Semantics:
7418 """"""""""
7419
7420 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7421 would, and handles error conditions in the same way.
7422
7423 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7425
7426 Syntax:
7427 """""""
7428
7429 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7430 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7431 all types however.
7432
7433 ::
7434
7435       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7436       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7437       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7438       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7439       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7440
7441 Overview:
7442 """""""""
7443
7444 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7445 operation.
7446
7447 Arguments:
7448 """"""""""
7449
7450 The argument and return value are floating point numbers of the same
7451 type.
7452
7453 Semantics:
7454 """"""""""
7455
7456 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7457 would.
7458
7459 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7461
7462 Syntax:
7463 """""""
7464
7465 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7466 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7467 all types however.
7468
7469 ::
7470
7471       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7472       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7473       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7474       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7475       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7476
7477 Overview:
7478 """""""""
7479
7480 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7481 operand.
7482
7483 Arguments:
7484 """"""""""
7485
7486 The argument and return value are floating point numbers of the same
7487 type.
7488
7489 Semantics:
7490 """"""""""
7491
7492 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7493 would, and handles error conditions in the same way.
7494
7495 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7497
7498 Syntax:
7499 """""""
7500
7501 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7502 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7503 all types however.
7504
7505 ::
7506
7507       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7508       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7509       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7510       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7511       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7512
7513 Overview:
7514 """""""""
7515
7516 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7517 first operand and the sign of the second operand.
7518
7519 Arguments:
7520 """"""""""
7521
7522 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7523 type.
7524
7525 Semantics:
7526 """"""""""
7527
7528 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7529 functions would, and handles error conditions in the same way.
7530
7531 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7533
7534 Syntax:
7535 """""""
7536
7537 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7538 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7539 all types however.
7540
7541 ::
7542
7543       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7544       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7545       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7546       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7547       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7548
7549 Overview:
7550 """""""""
7551
7552 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7553
7554 Arguments:
7555 """"""""""
7556
7557 The argument and return value are floating point numbers of the same
7558 type.
7559
7560 Semantics:
7561 """"""""""
7562
7563 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7564 would, and handles error conditions in the same way.
7565
7566 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7568
7569 Syntax:
7570 """""""
7571
7572 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7573 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7574 all types however.
7575
7576 ::
7577
7578       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7579       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7580       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7581       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7582       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7583
7584 Overview:
7585 """""""""
7586
7587 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7588
7589 Arguments:
7590 """"""""""
7591
7592 The argument and return value are floating point numbers of the same
7593 type.
7594
7595 Semantics:
7596 """"""""""
7597
7598 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7599 would, and handles error conditions in the same way.
7600
7601 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7603
7604 Syntax:
7605 """""""
7606
7607 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7608 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7609 all types however.
7610
7611 ::
7612
7613       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7614       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7615       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7616       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7617       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7618
7619 Overview:
7620 """""""""
7621
7622 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7623 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7624
7625 Arguments:
7626 """"""""""
7627
7628 The argument and return value are floating point numbers of the same
7629 type.
7630
7631 Semantics:
7632 """"""""""
7633
7634 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7635 would, and handles error conditions in the same way.
7636
7637 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7639
7640 Syntax:
7641 """""""
7642
7643 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7644 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7645 all types however.
7646
7647 ::
7648
7649       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7650       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7651       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7652       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7653       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7654
7655 Overview:
7656 """""""""
7657
7658 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7659 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7660 operand isn't an integer.
7661
7662 Arguments:
7663 """"""""""
7664
7665 The argument and return value are floating point numbers of the same
7666 type.
7667
7668 Semantics:
7669 """"""""""
7670
7671 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7672 would, and handles error conditions in the same way.
7673
7674 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7676
7677 Syntax:
7678 """""""
7679
7680 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7681 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7682 all types however.
7683
7684 ::
7685
7686       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7687       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7688       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7689       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7690       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7691
7692 Overview:
7693 """""""""
7694
7695 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7696 nearest integer.
7697
7698 Arguments:
7699 """"""""""
7700
7701 The argument and return value are floating point numbers of the same
7702 type.
7703
7704 Semantics:
7705 """"""""""
7706
7707 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7708 functions would, and handles error conditions in the same way.
7709
7710 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7712
7713 Syntax:
7714 """""""
7715
7716 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7717 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7718 all types however.
7719
7720 ::
7721
7722       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7723       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7724       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7725       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7726       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7727
7728 Overview:
7729 """""""""
7730
7731 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7732 nearest integer.
7733
7734 Arguments:
7735 """"""""""
7736
7737 The argument and return value are floating point numbers of the same
7738 type.
7739
7740 Semantics:
7741 """"""""""
7742
7743 This function returns the same values as the libm ``round``
7744 functions would, and handles error conditions in the same way.
7745
7746 Bit Manipulation Intrinsics
7747 ---------------------------
7748
7749 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7750 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7751
7752 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7754
7755 Syntax:
7756 """""""
7757
7758 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7759 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7760
7761 ::
7762
7763       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7764       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7765       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7766
7767 Overview:
7768 """""""""
7769
7770 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7771 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7772 These are useful for performing operations on data that is not in the
7773 target's native byte order.
7774
7775 Semantics:
7776 """"""""""
7777
7778 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7779 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7780 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7781 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7782 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7783 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7784 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7785 respectively).
7786
7787 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7789
7790 Syntax:
7791 """""""
7792
7793 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7794 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7795 support all bit widths or vector types, however.
7796
7797 ::
7798
7799       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7800       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7801       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7802       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7803       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7804       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7805
7806 Overview:
7807 """""""""
7808
7809 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7810 in a value.
7811
7812 Arguments:
7813 """"""""""
7814
7815 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7816 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7817 match the argument type.
7818
7819 Semantics:
7820 """"""""""
7821
7822 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7823 each element of a vector.
7824
7825 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7827
7828 Syntax:
7829 """""""
7830
7831 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7832 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7833 targets support all bit widths or vector types, however.
7834
7835 ::
7836
7837       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7838       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7839       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7840       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7841       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7842       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7843
7844 Overview:
7845 """""""""
7846
7847 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7848 leading zeros in a variable.
7849
7850 Arguments:
7851 """"""""""
7852
7853 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7854 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7855 type must match the first argument type.
7856
7857 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7858 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7859 defined result. Historically some architectures did not provide a
7860 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7861 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7862
7863 Semantics:
7864 """"""""""
7865
7866 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7867 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7868 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7869 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7870 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7871
7872 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7874
7875 Syntax:
7876 """""""
7877
7878 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7879 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7880 support all bit widths or vector types, however.
7881
7882 ::
7883
7884       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7885       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7886       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7887       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7888       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7889       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7890
7891 Overview:
7892 """""""""
7893
7894 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7895 trailing zeros.
7896
7897 Arguments:
7898 """"""""""
7899
7900 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7901 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7902 type must match the first argument type.
7903
7904 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7905 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7906 defined result. Historically some architectures did not provide a
7907 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7908 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7909
7910 Semantics:
7911 """"""""""
7912
7913 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7914 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7915 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7916 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7917 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7918
7919 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7920 -----------------------------------
7921
7922 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7923
7924 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7926
7927 Syntax:
7928 """""""
7929
7930 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7931 on any integer bit width.
7932
7933 ::
7934
7935       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7936       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7937       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7938
7939 Overview:
7940 """""""""
7941
7942 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7943 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7944 occurred during the signed summation.
7945
7946 Arguments:
7947 """"""""""
7948
7949 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7950 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7951 bit width. The second element of the result structure must be of type
7952 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7953 addition.
7954
7955 Semantics:
7956 """"""""""
7957
7958 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7959 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7960 first element of which is the signed summation, and the second element
7961 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7962 overflow.
7963
7964 Examples:
7965 """""""""
7966
7967 .. code-block:: llvm
7968
7969       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7970       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7971       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7972       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7973
7974 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7976
7977 Syntax:
7978 """""""
7979
7980 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7981 on any integer bit width.
7982
7983 ::
7984
7985       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7986       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7987       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7988
7989 Overview:
7990 """""""""
7991
7992 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7993 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7994 occurred during the unsigned summation.
7995
7996 Arguments:
7997 """"""""""
7998
7999 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8000 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8001 bit width. The second element of the result structure must be of type
8002 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8003 addition.
8004
8005 Semantics:
8006 """"""""""
8007
8008 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8009 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8010 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8011 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8012
8013 Examples:
8014 """""""""
8015
8016 .. code-block:: llvm
8017
8018       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8019       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8020       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8021       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8022
8023 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8025
8026 Syntax:
8027 """""""
8028
8029 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8030 on any integer bit width.
8031
8032 ::
8033
8034       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8035       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8036       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8037
8038 Overview:
8039 """""""""
8040
8041 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8042 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8043 overflow occurred during the signed subtraction.
8044
8045 Arguments:
8046 """"""""""
8047
8048 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8049 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8050 bit width. The second element of the result structure must be of type
8051 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8052 subtraction.
8053
8054 Semantics:
8055 """"""""""
8056
8057 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8058 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8059 first element of which is the subtraction, and the second element of
8060 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8061 overflow.
8062
8063 Examples:
8064 """""""""
8065
8066 .. code-block:: llvm
8067
8068       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8069       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8070       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8071       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8072
8073 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8075
8076 Syntax:
8077 """""""
8078
8079 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8080 on any integer bit width.
8081
8082 ::
8083
8084       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8085       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8086       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8087
8088 Overview:
8089 """""""""
8090
8091 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8092 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8093 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8094
8095 Arguments:
8096 """"""""""
8097
8098 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8099 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8100 bit width. The second element of the result structure must be of type
8101 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8102 subtraction.
8103
8104 Semantics:
8105 """"""""""
8106
8107 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8108 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8109 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8110 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8111 overflow.
8112
8113 Examples:
8114 """""""""
8115
8116 .. code-block:: llvm
8117
8118       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8119       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8120       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8121       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8122
8123 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8125
8126 Syntax:
8127 """""""
8128
8129 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8130 on any integer bit width.
8131
8132 ::
8133
8134       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8135       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8136       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8137
8138 Overview:
8139 """""""""
8140
8141 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8142 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8143 overflow occurred during the signed multiplication.
8144
8145 Arguments:
8146 """"""""""
8147
8148 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8149 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8150 bit width. The second element of the result structure must be of type
8151 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8152 multiplication.
8153
8154 Semantics:
8155 """"""""""
8156
8157 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8158 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8159 the first element of which is the multiplication, and the second element
8160 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8161 overflow.
8162
8163 Examples:
8164 """""""""
8165
8166 .. code-block:: llvm
8167
8168       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8169       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8170       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8171       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8172
8173 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8175
8176 Syntax:
8177 """""""
8178
8179 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8180 on any integer bit width.
8181
8182 ::
8183
8184       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8185       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8186       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8187
8188 Overview:
8189 """""""""
8190
8191 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8192 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8193 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8194
8195 Arguments:
8196 """"""""""
8197
8198 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8199 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8200 bit width. The second element of the result structure must be of type
8201 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8202 multiplication.
8203
8204 Semantics:
8205 """"""""""
8206
8207 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8208 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8209 the first element of which is the multiplication, and the second
8210 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8211 resulted in an overflow.
8212
8213 Examples:
8214 """""""""
8215
8216 .. code-block:: llvm
8217
8218       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8219       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8220       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8221       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8222
8223 Specialised Arithmetic Intrinsics
8224 ---------------------------------
8225
8226 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8228
8229 Syntax:
8230 """""""
8231
8232 ::
8233
8234       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8235       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8236
8237 Overview:
8238 """""""""
8239
8240 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8241 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8242 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8243 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8244 and add instructions.
8245
8246 Arguments:
8247 """"""""""
8248
8249 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8250 multiplicands, a and b, and an addend c.
8251
8252 Semantics:
8253 """"""""""
8254
8255 The expression:
8256
8257 ::
8258
8259       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8260
8261 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8262 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8263 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8264 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8265 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8266
8267 Examples:
8268 """""""""
8269
8270 .. code-block:: llvm
8271
8272       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8273
8274 Half Precision Floating Point Intrinsics
8275 ----------------------------------------
8276
8277 For most target platforms, half precision floating point is a
8278 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8279 but does not support computation in the format.
8280
8281 This means that code must first load the half-precision floating point
8282 value as an i16, then convert it to float with
8283 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8284 then be performed on the float value (including extending to double
8285 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8286 if needed, then converted to i16 with
8287 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8288 i16 value.
8289
8290 .. _int_convert_to_fp16:
8291
8292 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8294
8295 Syntax:
8296 """""""
8297
8298 ::
8299
8300       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8301
8302 Overview:
8303 """""""""
8304
8305 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8306 from single precision floating point format to half precision floating
8307 point format.
8308
8309 Arguments:
8310 """"""""""
8311
8312 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8313 converted.
8314
8315 Semantics:
8316 """"""""""
8317
8318 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8319 from single precision floating point format to half precision floating
8320 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8321 converted number.
8322
8323 Examples:
8324 """""""""
8325
8326 .. code-block:: llvm
8327
8328       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8329       store i16 %res, i16* @x, align 2
8330
8331 .. _int_convert_from_fp16:
8332
8333 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8335
8336 Syntax:
8337 """""""
8338
8339 ::
8340
8341       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8342
8343 Overview:
8344 """""""""
8345
8346 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8347 conversion from half precision floating point format to single precision
8348 floating point format.
8349
8350 Arguments:
8351 """"""""""
8352
8353 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8354 converted.
8355
8356 Semantics:
8357 """"""""""
8358
8359 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8360 conversion from half single precision floating point format to single
8361 precision floating point format. The input half-float value is
8362 represented by an ``i16`` value.
8363
8364 Examples:
8365 """""""""
8366
8367 .. code-block:: llvm
8368
8369       %a = load i16* @x, align 2
8370       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8371
8372 Debugger Intrinsics
8373 -------------------
8374
8375 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8376 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8377 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8378 document.
8379
8380 Exception Handling Intrinsics
8381 -----------------------------
8382
8383 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8384 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8385 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8386
8387 .. _int_trampoline:
8388
8389 Trampoline Intrinsics
8390 ---------------------
8391
8392 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8393 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8394 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8395 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8396 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8397 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8398 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8399 extension.
8400
8401 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8402 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8403 It can be created as follows:
8404
8405 .. code-block:: llvm
8406
8407       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8408       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8409       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8410       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8411       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8412
8413 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8414 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8415
8416 .. _int_it:
8417
8418 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8420
8421 Syntax:
8422 """""""
8423
8424 ::
8425
8426       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8427
8428 Overview:
8429 """""""""
8430
8431 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8432 turning it into a trampoline.
8433
8434 Arguments:
8435 """"""""""
8436
8437 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8438 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8439 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8440 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8441 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8442 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8443 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8444 bitcast to an ``i8*``.
8445
8446 Semantics:
8447 """"""""""
8448
8449 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8450 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8451 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8452 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8453 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8454 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8455 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8456 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8457 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8458 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8459 modified, then the effect of any later call to the returned function
8460 pointer is undefined.
8461
8462 .. _int_at:
8463
8464 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8466
8467 Syntax:
8468 """""""
8469
8470 ::
8471
8472       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8473
8474 Overview:
8475 """""""""
8476
8477 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8478 a trampoline (passed as ``tramp``).
8479
8480 Arguments:
8481 """"""""""
8482
8483 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8484 code filled in by a previous call to
8485 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8486
8487 Semantics:
8488 """"""""""
8489
8490 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8491 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8492 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8493 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8494 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8495
8496 Memory Use Markers
8497 ------------------
8498
8499 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8500 memory objects and ranges where variables are immutable.
8501
8502 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8504
8505 Syntax:
8506 """""""
8507
8508 ::
8509
8510       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8511
8512 Overview:
8513 """""""""
8514
8515 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8516 object's lifetime.
8517
8518 Arguments:
8519 """"""""""
8520
8521 The first argument is a constant integer representing the size of the
8522 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8523 to the object.
8524
8525 Semantics:
8526 """"""""""
8527
8528 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8529 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8530 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8531 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8532
8533 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8535
8536 Syntax:
8537 """""""
8538
8539 ::
8540
8541       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8542
8543 Overview:
8544 """""""""
8545
8546 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8547 object's lifetime.
8548
8549 Arguments:
8550 """"""""""
8551
8552 The first argument is a constant integer representing the size of the
8553 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8554 to the object.
8555
8556 Semantics:
8557 """"""""""
8558
8559 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8560 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8561 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8562 object following this intrinsic may be removed as dead.
8563
8564 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8566
8567 Syntax:
8568 """""""
8569
8570 ::
8571
8572       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8573
8574 Overview:
8575 """""""""
8576
8577 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8578 a memory object will not change.
8579
8580 Arguments:
8581 """"""""""
8582
8583 The first argument is a constant integer representing the size of the
8584 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8585 to the object.
8586
8587 Semantics:
8588 """"""""""
8589
8590 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8591 the return value, the referenced memory location is constant and
8592 unchanging.
8593
8594 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8596
8597 Syntax:
8598 """""""
8599
8600 ::
8601
8602       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8603
8604 Overview:
8605 """""""""
8606
8607 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8608 memory object are mutable.
8609
8610 Arguments:
8611 """"""""""
8612
8613 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8614 The second argument is a constant integer representing the size of the
8615 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8616 pointer to the object.
8617
8618 Semantics:
8619 """"""""""
8620
8621 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8622
8623 General Intrinsics
8624 ------------------
8625
8626 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8627 purpose.
8628
8629 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8631
8632 Syntax:
8633 """""""
8634
8635 ::
8636
8637       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8638
8639 Overview:
8640 """""""""
8641
8642 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8643
8644 Arguments:
8645 """"""""""
8646
8647 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8648 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8649 source file name, and the last argument is the line number.
8650
8651 Semantics:
8652 """"""""""
8653
8654 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8655 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8656 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8657 ignored by code generation and optimization.
8658
8659 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8661
8662 Syntax:
8663 """""""
8664
8665 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8666 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8667 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8668 '``0``'.
8669
8670 ::
8671
8672       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8673       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8674       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8675       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8676       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8677
8678 Overview:
8679 """""""""
8680
8681 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8682
8683 Arguments:
8684 """"""""""
8685
8686 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8687 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8688 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8689 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8690
8691 Semantics:
8692 """"""""""
8693
8694 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8695 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8696 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8697 generation and optimization.
8698
8699 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8701
8702 Syntax:
8703 """""""
8704
8705 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8706 any integer bit width.
8707
8708 ::
8709
8710       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8711       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8712       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8713       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8714       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8715
8716 Overview:
8717 """""""""
8718
8719 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8720
8721 Arguments:
8722 """"""""""
8723
8724 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8725 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8726 global string which is the source file name, and the last argument is
8727 the line number. It returns the value of the first argument.
8728
8729 Semantics:
8730 """"""""""
8731
8732 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8733 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8734 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8735 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8736
8737 '``llvm.trap``' Intrinsic
8738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8739
8740 Syntax:
8741 """""""
8742
8743 ::
8744
8745       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8746
8747 Overview:
8748 """""""""
8749
8750 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8751
8752 Arguments:
8753 """"""""""
8754
8755 None.
8756
8757 Semantics:
8758 """"""""""
8759
8760 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8761 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8762 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8763
8764 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8766
8767 Syntax:
8768 """""""
8769
8770 ::
8771
8772       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8773
8774 Overview:
8775 """""""""
8776
8777 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8778
8779 Arguments:
8780 """"""""""
8781
8782 None.
8783
8784 Semantics:
8785 """"""""""
8786
8787 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8788 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8789 debugger.
8790
8791 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8793
8794 Syntax:
8795 """""""
8796
8797 ::
8798
8799       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8800
8801 Overview:
8802 """""""""
8803
8804 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8805 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8806 is placed on the stack before local variables.
8807
8808 Arguments:
8809 """"""""""
8810
8811 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8812 The first argument is the value loaded from the stack guard
8813 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8814 enough space to hold the value of the guard.
8815
8816 Semantics:
8817 """"""""""
8818
8819 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8820 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8821 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8822 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8823 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8824 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8825 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8826
8827 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8829
8830 Syntax:
8831 """""""
8832
8833 ::
8834
8835       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8836
8837 Overview:
8838 """""""""
8839
8840 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8841 created stack protector and if they are not equal calls the
8842 ``__stack_chk_fail()`` function.
8843
8844 Arguments:
8845 """"""""""
8846
8847 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8848 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8849
8850 Semantics:
8851 """"""""""
8852
8853 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8854 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8855 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8856
8857 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8858 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8859 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8860 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8861 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8862 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8863 codegen after the tail call decision has occurred.
8864
8865 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8866 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8867
8868 Syntax:
8869 """""""
8870
8871 ::
8872
8873       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8874       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8875
8876 Overview:
8877 """""""""
8878
8879 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8880 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8881 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8882 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8883 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8884 other object.
8885
8886 Arguments:
8887 """"""""""
8888
8889 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8890 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8891 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8892 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8893 only accepts constants.
8894
8895 Semantics:
8896 """"""""""
8897
8898 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8899 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8900 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8901 on the ``min`` argument).
8902
8903 '``llvm.expect``' Intrinsic
8904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8905
8906 Syntax:
8907 """""""
8908
8909 ::
8910
8911       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8912       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8913
8914 Overview:
8915 """""""""
8916
8917 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8918 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8919
8920 Arguments:
8921 """"""""""
8922
8923 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8924 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8925 constant value, variables are not allowed.
8926
8927 Semantics:
8928 """"""""""
8929
8930 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8931
8932 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8933 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8934
8935 Syntax:
8936 """""""
8937
8938 ::
8939
8940       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8941
8942 Overview:
8943 """""""""
8944
8945 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8946 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8947
8948 Arguments:
8949 """"""""""
8950
8951 None.
8952
8953 Semantics:
8954 """"""""""
8955
8956 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8957 by codegen.