[Orc][Kaleidoscope] Make the Orc/Kaleidoscope tutorials easier to build on
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamcially
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
357     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variables definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliases can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`, an opening
639 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
640
641 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
642 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
643 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
644 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
645 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
646 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
647 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
648 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
649 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
650
651 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
652 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
653 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
654 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
655 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
656 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
657 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
658 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
659 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
660
661 The first basic block in a function is special in two ways: it is
662 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
663 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
664 the entry block of a function). Because the block can have no
665 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
666
667 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
668 target supports it, it will emit functions to the section specified.
669 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
670
671 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
672 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
673 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
674 is specified, the function is forced to have at least that much
675 alignment. All alignments must be a power of 2.
676
677 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
678 be significant and two identical functions can be merged.
679
680 Syntax::
681
682     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
683            [cconv] [ret attrs]
684            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
685            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
686            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant] { ... }
687
688 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
689 argument is of the following form
690
691 Syntax::
692
693    <type> [parameter Attrs] [name]
694
695
696 .. _langref_aliases:
697
698 Aliases
699 -------
700
701 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
702 are just a new symbol and metadata for an existing position.
703
704 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
705 constant expression.
706
707 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
708 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
709 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
710
711 Syntax::
712
713     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
714
715 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
716 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
717 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
718
719 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
720 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
721 to the same content.
722
723 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
724 some can only be checked when producing an object file:
725
726 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
727   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
728
729 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
730   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
731   object file.
732
733 * No global value in the expression can be a declaration, since that
734   would require a relocation, which is not possible.
735
736 .. _langref_comdats:
737
738 Comdats
739 -------
740
741 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
742
743 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
744 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
745 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
746 aliasee computes to, if any.
747
748 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
749 choose between keys in two different object files.
750
751 Syntax::
752
753     $<Name> = comdat SelectionKind
754
755 The selection kind must be one of the following:
756
757 ``any``
758     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
759 ``exactmatch``
760     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
761     same data.
762 ``largest``
763     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
764 ``noduplicates``
765     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
766 ``samesize``
767     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
768     same amount of data.
769
770 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
771 ``any`` as a selection kind.
772
773 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
774 the COMDAT key's section is the largest:
775
776 .. code-block:: llvm
777
778    $foo = comdat largest
779    @foo = global i32 2, comdat($foo)
780
781    define void @bar() comdat($foo) {
782      ret void
783    }
784
785 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
786 the global name:
787
788 .. code-block:: llvm
789
790   $foo = comdat any
791   @foo = global i32 2, comdat
792
793
794 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
795 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
796 and another COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
798 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
799
800 There are some restrictions on the properties of the global object.
801 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
802 targeting COFF.
803 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
804 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
805 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
806 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
807 if a collision occurs in the symbol table.
808
809 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
810 For example:
811
812 .. code-block:: llvm
813
814    $foo = comdat any
815    $bar = comdat any
816    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
817    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
818
819 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
820 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
821 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
822 sections.
823
824 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
825 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
826 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
827
828 .. _namedmetadatastructure:
829
830 Named Metadata
831 --------------
832
833 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
834 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
835 operands for a named metadata.
836
837 Syntax::
838
839     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
840     !0 = !{!"zero"}
841     !1 = !{!"one"}
842     !2 = !{!"two"}
843     ; A named metadata.
844     !name = !{!0, !1, !2}
845
846 .. _paramattrs:
847
848 Parameter Attributes
849 --------------------
850
851 The return type and each parameter of a function type may have a set of
852 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
853 used to communicate additional information about the result or
854 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
855 of the function, not of the function type, so functions with different
856 parameter attributes can have the same function type.
857
858 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
859 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
860 For example:
861
862 .. code-block:: llvm
863
864     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
865     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
866     declare signext i8 @returns_signed_char()
867
868 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
869 ``readonly``) come immediately after the argument list.
870
871 Currently, only the following parameter attributes are defined:
872
873 ``zeroext``
874     This indicates to the code generator that the parameter or return
875     value should be zero-extended to the extent required by the target's
876     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
877     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
878 ``signext``
879     This indicates to the code generator that the parameter or return
880     value should be sign-extended to the extent required by the target's
881     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
882     the callee (for a return value).
883 ``inreg``
884     This indicates that this parameter or return value should be treated
885     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
886     a function call or return (usually, by putting it in a register as
887     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
888     two different kinds of registers). Use of this attribute is
889     target-specific.
890 ``byval``
891     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
892     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
893     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
894     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
895     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
896     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
897     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
898     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
899     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
900     values.
901
902     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
903     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
904     form and the known alignment of the pointer specified to the call
905     site. If the alignment is not specified, then the code generator
906     makes a target-specific assumption.
907
908 .. _attr_inalloca:
909
910 ``inalloca``
911
912     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
913     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
914     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
915     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
916     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
917     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
918
919     An argument allocation may be used by a call at most once because
920     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
921     used in conjunction with other attributes that affect argument
922     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
923     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
924     large aggregate return values, which means that frontend authors
925     must lower them with ``sret`` pointers.
926
927     When the call site is reached, the argument allocation must have
928     been the most recent stack allocation that is still live, or the
929     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
930     space after an argument allocation and before its call site, but it
931     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
932     <int_stackrestore>`.
933
934     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
935     attribute.
936
937 ``sret``
938     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
939     structure that is the return value of the function in the source
940     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
941     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
942     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
943     the first parameter. This is not a valid attribute for return
944     values.
945
946 ``align <n>``
947     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
948     have the specified alignment.
949
950     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
951     ``byval`` attribute.
952
953 .. _noalias:
954
955 ``noalias``
956     This indicates that objects accessed via pointer values
957     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
958     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
959     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
960     also has additional semantics described below. The caller shares the
961     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
962     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
963     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
964
965     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
966     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
967
968     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
969     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
970     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
971     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
972     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
973     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
974     storage for any other object accessible to the caller.
975
976 ``nocapture``
977     This indicates that the callee does not make any copies of the
978     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
979     attribute for return values.
980
981 .. _nest:
982
983 ``nest``
984     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
985     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
986     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
987
988 ``returned``
989     This indicates that the function always returns the argument as its return
990     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
991     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
992     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
993     the callee. The parameter and the function return type must be valid
994     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
995     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``nonnull``
998     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
999     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1000     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1001     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
1002     is non-null.
1003
1004 ``dereferenceable(<n>)``
1005     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1006     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1007     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1008     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1009     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1010     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1011     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1012     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1013     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1014
1015 .. _gc:
1016
1017 Garbage Collector Names
1018 -----------------------
1019
1020 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
1021 string:
1022
1023 .. code-block:: llvm
1024
1025     define void @f() gc "name" { ... }
1026
1027 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1028 collector will cause the compiler to alter its output in order to
1029 support the named garbage collection algorithm.
1030
1031 .. _prefixdata:
1032
1033 Prefix Data
1034 -----------
1035
1036 Prefix data is data associated with a function which the code
1037 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1038 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1039 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1040 available through the function pointer while still allowing the
1041 function pointer to be called.
1042
1043 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1044 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1045 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1046 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1047 with a single ``i32``,
1048
1049 .. code-block:: llvm
1050
1051     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1052
1053 The prefix data can be referenced as,
1054
1055 .. code-block:: llvm
1056
1057     %0 = bitcast *void () @f to *i32
1058     %a = getelementptr inbounds *i32 %0, i32 -1
1059     %b = load i32* %a
1060
1061 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1062 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1063 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1064 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1065 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1066 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1067 data.
1068
1069 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1070 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1071 optimizers but will not be emitted in the object file.
1072
1073 .. _prologuedata:
1074
1075 Prologue Data
1076 -------------
1077
1078 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1079 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1080 function hot-patching and instrumentation.
1081
1082 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1083 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1084 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1085 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1086 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1087 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1088 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1089 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1090
1091 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1092 which encodes the ``nop`` instruction:
1093
1094 .. code-block:: llvm
1095
1096     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1097
1098 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1099 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1100 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1101
1102 .. code-block:: llvm
1103
1104     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1105
1106     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1107
1108 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1109 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1110 optimizers but will not be emitted in the object file.
1111
1112 .. _attrgrp:
1113
1114 Attribute Groups
1115 ----------------
1116
1117 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1118 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1119 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1120 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1121 group will capture the important command line flags used to build that file.
1122
1123 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1124 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1125 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1126 different groups are merged.
1127
1128 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1129 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1130
1131 .. code-block:: llvm
1132
1133    ; Target-independent attributes:
1134    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1135
1136    ; Target-dependent attributes:
1137    attributes #1 = { "no-sse" }
1138
1139    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1140    define void @f() #0 #1 { ... }
1141
1142 .. _fnattrs:
1143
1144 Function Attributes
1145 -------------------
1146
1147 Function attributes are set to communicate additional information about
1148 a function. Function attributes are considered to be part of the
1149 function, not of the function type, so functions with different function
1150 attributes can have the same function type.
1151
1152 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1153 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1154 example:
1155
1156 .. code-block:: llvm
1157
1158     define void @f() noinline { ... }
1159     define void @f() alwaysinline { ... }
1160     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1161     define void @f() optsize { ... }
1162
1163 ``alignstack(<n>)``
1164     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1165     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1166     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1167     parentheses.
1168 ``alwaysinline``
1169     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1170     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1171     inlining size threshold for this caller.
1172 ``builtin``
1173     This indicates that the callee function at a call site should be
1174     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1175     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1176     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1177     attribute.
1178 ``cold``
1179     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1180     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1181     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1182     weight.
1183 ``inlinehint``
1184     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1185     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1186     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1187     inliner.
1188 ``jumptable``
1189     This attribute indicates that the function should be added to a
1190     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1191     references to this function should be replaced with a reference to the
1192     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1193     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1194     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1195     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1196 ``minsize``
1197     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1198     passes make choices that keep the code size of this function as small
1199     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1200     performance in order to minimize the size of the generated code.
1201 ``naked``
1202     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1203     function. This can have very system-specific consequences.
1204 ``nobuiltin``
1205     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1206     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1207     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1208     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1209     and on function declarations and definitions.
1210 ``noduplicate``
1211     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1212     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1213     within its parent function, but may not be duplicated within
1214     its parent function.
1215
1216     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1217     be an inlining candidate, provided that the call is not
1218     duplicated by inlining. That implies that the function has
1219     internal linkage and only has one call site, so the original
1220     call is dead after inlining.
1221 ``noimplicitfloat``
1222     This attributes disables implicit floating point instructions.
1223 ``noinline``
1224     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1225     function in any situation. This attribute may not be used together
1226     with the ``alwaysinline`` attribute.
1227 ``nonlazybind``
1228     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1229     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1230     startup time if the function is not called during program startup.
1231 ``noredzone``
1232     This attribute indicates that the code generator should not use a
1233     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1234 ``noreturn``
1235     This function attribute indicates that the function never returns
1236     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1237     function ever does dynamically return.
1238 ``nounwind``
1239     This function attribute indicates that the function never raises an
1240     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1241     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1242     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1243     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1244     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1245 ``optnone``
1246     This function attribute indicates that the function is not optimized
1247     by any optimization or code generator passes with the
1248     exception of interprocedural optimization passes.
1249     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1250     attribute; this attribute is also incompatible
1251     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1252
1253     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1254     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1255     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1256     candidates for inlining into the body of this function.
1257 ``optsize``
1258     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1259     passes make choices that keep the code size of this function low,
1260     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1261     long as they do not significantly impact runtime performance.
1262 ``readnone``
1263     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1264     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1265     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1266     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1267     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1268     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1269     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1270     the ``C++`` exception throwing methods.
1271
1272     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1273     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1274     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1275 ``readonly``
1276     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1277     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1278     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1279     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1280     state that may be set in the caller. A readonly function always
1281     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1282     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1283     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1284     methods.
1285
1286     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1287     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1288     the pointer points to.
1289 ``returns_twice``
1290     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1291     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1292     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1293     functions.
1294 ``sanitize_address``
1295     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1296     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1297 ``sanitize_memory``
1298     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1299     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1300 ``sanitize_thread``
1301     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1302     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1303 ``ssp``
1304     This attribute indicates that the function should emit a stack
1305     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1306     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1307     return from the function to see if it has been overwritten. A
1308     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1309     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1310
1311     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1312     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1313     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1314       ``ssp-buffer-size``.
1315
1316     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1317     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1318
1319     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1320     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1321     function will have an ``ssp`` attribute.
1322 ``sspreq``
1323     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1324     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1325     attribute.
1326
1327     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1328     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1329     The specific layout rules are:
1330
1331     #. Large arrays and structures containing large arrays
1332        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1333     #. Small arrays and structures containing small arrays
1334        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1335     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1336        protector.
1337
1338     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1339     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1340     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1341     an ``sspreq`` attribute.
1342 ``sspstrong``
1343     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1344     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1345     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1346     will enable protectors for functions with:
1347
1348     - Arrays of any size and type
1349     - Aggregates containing an array of any size and type.
1350     - Calls to alloca().
1351     - Local variables that have had their address taken.
1352
1353     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1354     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1355     The specific layout rules are:
1356
1357     #. Large arrays and structures containing large arrays
1358        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1359     #. Small arrays and structures containing small arrays
1360        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1361     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1362        protector.
1363
1364     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1365
1366     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1367     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1368     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1369 ``uwtable``
1370     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1371     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1372     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1373     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1374     units.
1375
1376 .. _moduleasm:
1377
1378 Module-Level Inline Assembly
1379 ----------------------------
1380
1381 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1382 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1383 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1384 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1385
1386 .. code-block:: llvm
1387
1388     module asm "inline asm code goes here"
1389     module asm "more can go here"
1390
1391 The strings can contain any character by escaping non-printable
1392 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1393 two digit hex code for the number.
1394
1395 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1396 assembly code is generated.
1397
1398 .. _langref_datalayout:
1399
1400 Data Layout
1401 -----------
1402
1403 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1404 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1405 simply:
1406
1407 .. code-block:: llvm
1408
1409     target datalayout = "layout specification"
1410
1411 The *layout specification* consists of a list of specifications
1412 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1413 with a letter and may include other information after the letter to
1414 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1415 as follows:
1416
1417 ``E``
1418     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1419     the bits with the most significance have the lowest address
1420     location.
1421 ``e``
1422     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1423     is, the bits with the least significance have the lowest address
1424     location.
1425 ``S<size>``
1426     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1427     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1428     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1429     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1430     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1431     alignment promotions.
1432 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1433     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1434     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1435     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1436     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1437     in the range [1,2^23).
1438 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1439     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1440     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1441 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1442     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1443     ``<size>``.
1444 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1445     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1446     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1447     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1448     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1449     targets.
1450 ``a:<abi>:<pref>``
1451     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1452 ``m:<mangling>``
1453     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1454     options are
1455
1456     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1457     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1458     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1459       symbols get a ``_`` prefix.
1460     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1461       functions also get a suffix based on the frame size.
1462 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1463     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1464     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1465     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1466     this set are considered to support most general arithmetic operations
1467     efficiently.
1468
1469 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1470 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1471 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1472
1473 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1474 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1475 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1476 specifications are given in this list:
1477
1478 -  ``E`` - big endian
1479 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1480 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1481    same as the default address space.
1482 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1483 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1484 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1485 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1486 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1487 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1488    alignment of 64-bits
1489 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1490 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1491 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1492 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1493 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1494 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1495 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1496
1497 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1498 following rules:
1499
1500 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1501    that specification is used.
1502 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1503    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1504    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1505    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1506    given the default specifications above, the i7 type will use the
1507    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1508    alignment of i64 (largest specified).
1509 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1510    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1511    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1512    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1513
1514 The function of the data layout string may not be what you expect.
1515 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1516 the code generator should use.
1517
1518 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1519 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1520 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1521 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1522 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1523 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1524 that require precise layout information, but this also prevents those
1525 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1526
1527 .. _langref_triple:
1528
1529 Target Triple
1530 -------------
1531
1532 A module may specify a target triple string that describes the target
1533 host. The syntax for the target triple is simply:
1534
1535 .. code-block:: llvm
1536
1537     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1538
1539 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1540 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1541
1542 ::
1543
1544     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1545     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1546
1547 This information is passed along to the backend so that it generates
1548 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1549 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1550
1551 .. _pointeraliasing:
1552
1553 Pointer Aliasing Rules
1554 ----------------------
1555
1556 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1557 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1558 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1559 to the following rules:
1560
1561 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1562    value it is *based* on.
1563 -  An address of a global variable is associated with the address range
1564    of the variable's storage.
1565 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1566    address range of the allocated storage.
1567 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1568    address.
1569 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1570    a function not defined within LLVM may be associated with address
1571    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1572    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1573    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1574
1575 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1576 following rules:
1577
1578 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1579    on the first operand of the ``getelementptr``.
1580 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1581    ``bitcast``.
1582 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1583    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1584    the pointer's value.
1585 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1586
1587 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1588 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1589
1590 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1591 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1592 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1593 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1594 alignment of the store.
1595
1596 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1597 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1598 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1599 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1600 alias analysis.
1601
1602 .. _volatile:
1603
1604 Volatile Memory Accesses
1605 ------------------------
1606
1607 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1608 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1609 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1610 volatile operations or change their order of execution relative to other
1611 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1612 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1613 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1614
1615 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1616 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1617 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1618 target-legal volatile load/store instructions.
1619
1620 .. admonition:: Rationale
1621
1622  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1623  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1624  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1625  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1626  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1627  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1628  do not violate the frontend's contract with the language.
1629
1630 .. _memmodel:
1631
1632 Memory Model for Concurrent Operations
1633 --------------------------------------
1634
1635 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1636 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1637 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1638 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1639
1640 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1641
1642 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1643 that
1644
1645 -  Is a superset of single-thread program order, and
1646 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1647    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1648    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1649    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1650    Constraints <ordering>`).
1651
1652 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1653 between a thread and signals executing inside that thread.
1654
1655 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1656 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1657 (defined) write operations (store instructions, atomic
1658 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1659 section, initialized globals are considered to have a write of the
1660 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1661 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1662 may see any write to the same byte, except:
1663
1664 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1665    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1666    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1667 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1668    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1669
1670 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1671
1672 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1673    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1674    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1675    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1676    synchronization.)
1677 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1678    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1679 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1680    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1681 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1682    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1683    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1684    constraints on how the choice is made.
1685 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1686
1687 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1688 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1689 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1690 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1691 than one instruction to read the series of bytes.
1692
1693 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1694 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1695 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1696 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1697 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1698 from an address, introducing a store can change a load that may see
1699 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1700
1701 .. _ordering:
1702
1703 Atomic Memory Ordering Constraints
1704 ----------------------------------
1705
1706 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1707 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1708 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1709 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1710 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1711 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1712 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1713 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1714 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1715 differently since they don't take an address. See that instruction's
1716 documentation for details.
1717
1718 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1719 :doc:`Atomics`.
1720
1721 ``unordered``
1722     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1723     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1724     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1725     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1726     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1727     to make them atomic in any interesting way.
1728 ``monotonic``
1729     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1730     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1731     address. All modification orders must be compatible with the
1732     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1733     orders can be combined to a global total order for the whole program
1734     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1735     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1736     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1737     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1738     happens before another atomic read of the same address, the later
1739     read must see the same value or a later value in the address's
1740     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1741     stronger) operations on the same address. If an address is written
1742     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1743     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1744     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1745     ``memory_order_relaxed``.
1746 ``acquire``
1747     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1748     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1749     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1750 ``release``
1751     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1752     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1753     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1754     complete description; see the C++0x definition of a release
1755     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1756     ``memory_order_release``.
1757 ``acq_rel`` (acquire+release)
1758     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1759     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1760 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1761     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1762     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1763     writes), there is a global total order on all
1764     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1765     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1766     modification orders of all the affected addresses. Each
1767     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1768     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1769     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1770
1771 .. _singlethread:
1772
1773 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1774 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1775 other operations running in the same thread (for example, in signal
1776 handlers).
1777
1778 .. _fastmath:
1779
1780 Fast-Math Flags
1781 ---------------
1782
1783 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1784 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1785 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1786 otherwise unsafe floating point operations
1787
1788 ``nnan``
1789    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1790    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1791    NaNs, but the value of the result is undefined.
1792
1793 ``ninf``
1794    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1795    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1796    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1797
1798 ``nsz``
1799    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1800    argument or result as insignificant.
1801
1802 ``arcp``
1803    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1804    argument rather than perform division.
1805
1806 ``fast``
1807    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1808    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1809    flag implies all the others.
1810
1811 .. _uselistorder:
1812
1813 Use-list Order Directives
1814 -------------------------
1815
1816 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1817 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1818 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1819 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1820
1821 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1822 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1823 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1824
1825 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1826 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1827 function's scope.
1828
1829 :Syntax:
1830
1831 ::
1832
1833     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1834     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1835
1836 :Examples:
1837
1838 ::
1839
1840     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1841     entry:
1842       ; ... instructions ...
1843     bb:
1844       ; ... instructions ...
1845
1846       ; At function scope.
1847       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1848       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1849     }
1850
1851     ; At global scope.
1852     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1853     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1854     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1855     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1856
1857 .. _typesystem:
1858
1859 Type System
1860 ===========
1861
1862 The LLVM type system is one of the most important features of the
1863 intermediate representation. Being typed enables a number of
1864 optimizations to be performed on the intermediate representation
1865 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1866 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1867 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1868 not feasible to perform on normal three address code representations.
1869
1870 .. _t_void:
1871
1872 Void Type
1873 ---------
1874
1875 :Overview:
1876
1877
1878 The void type does not represent any value and has no size.
1879
1880 :Syntax:
1881
1882
1883 ::
1884
1885       void
1886
1887
1888 .. _t_function:
1889
1890 Function Type
1891 -------------
1892
1893 :Overview:
1894
1895
1896 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1897 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1898 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1899 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1900
1901 :Syntax:
1902
1903 ::
1904
1905       <returntype> (<parameter list>)
1906
1907 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1908 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1909 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1910 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1911 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1912 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1913
1914 :Examples:
1915
1916 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1917 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1918 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1919 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1920 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1921 | ``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. |
1922 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1923 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1924 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1925
1926 .. _t_firstclass:
1927
1928 First Class Types
1929 -----------------
1930
1931 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1932 Values of these types are the only ones which can be produced by
1933 instructions.
1934
1935 .. _t_single_value:
1936
1937 Single Value Types
1938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1939
1940 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1941
1942 .. _t_integer:
1943
1944 Integer Type
1945 """"""""""""
1946
1947 :Overview:
1948
1949 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1950 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1951 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1952
1953 :Syntax:
1954
1955 ::
1956
1957       iN
1958
1959 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1960 value.
1961
1962 Examples:
1963 *********
1964
1965 +----------------+------------------------------------------------+
1966 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1967 +----------------+------------------------------------------------+
1968 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1969 +----------------+------------------------------------------------+
1970 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1971 +----------------+------------------------------------------------+
1972
1973 .. _t_floating:
1974
1975 Floating Point Types
1976 """"""""""""""""""""
1977
1978 .. list-table::
1979    :header-rows: 1
1980
1981    * - Type
1982      - Description
1983
1984    * - ``half``
1985      - 16-bit floating point value
1986
1987    * - ``float``
1988      - 32-bit floating point value
1989
1990    * - ``double``
1991      - 64-bit floating point value
1992
1993    * - ``fp128``
1994      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1995
1996    * - ``x86_fp80``
1997      -  80-bit floating point value (X87)
1998
1999    * - ``ppc_fp128``
2000      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2001
2002 X86_mmx Type
2003 """"""""""""
2004
2005 :Overview:
2006
2007 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2008 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2009 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2010 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2011 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2012 of this type.
2013
2014 :Syntax:
2015
2016 ::
2017
2018       x86_mmx
2019
2020
2021 .. _t_pointer:
2022
2023 Pointer Type
2024 """"""""""""
2025
2026 :Overview:
2027
2028 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2029 commonly used to reference objects in memory.
2030
2031 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2032 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2033 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2034 are target-specific.
2035
2036 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2037 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2038
2039 :Syntax:
2040
2041 ::
2042
2043       <type> *
2044
2045 :Examples:
2046
2047 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2048 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2049 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2050 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2051 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2052 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2053 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2054
2055 .. _t_vector:
2056
2057 Vector Type
2058 """""""""""
2059
2060 :Overview:
2061
2062 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2063 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2064 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2065 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2066 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2067
2068 :Syntax:
2069
2070 ::
2071
2072       < <# elements> x <elementtype> >
2073
2074 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2075 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2076 of size zero are not allowed.
2077
2078 :Examples:
2079
2080 +-------------------+--------------------------------------------------+
2081 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2082 +-------------------+--------------------------------------------------+
2083 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2084 +-------------------+--------------------------------------------------+
2085 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2086 +-------------------+--------------------------------------------------+
2087 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2088 +-------------------+--------------------------------------------------+
2089
2090 .. _t_label:
2091
2092 Label Type
2093 ^^^^^^^^^^
2094
2095 :Overview:
2096
2097 The label type represents code labels.
2098
2099 :Syntax:
2100
2101 ::
2102
2103       label
2104
2105 .. _t_metadata:
2106
2107 Metadata Type
2108 ^^^^^^^^^^^^^
2109
2110 :Overview:
2111
2112 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2113 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2114
2115 :Syntax:
2116
2117 ::
2118
2119       metadata
2120
2121 .. _t_aggregate:
2122
2123 Aggregate Types
2124 ^^^^^^^^^^^^^^^
2125
2126 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2127 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2128 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2129 aggregate types.
2130
2131 .. _t_array:
2132
2133 Array Type
2134 """"""""""
2135
2136 :Overview:
2137
2138 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2139 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2140 elements) and an underlying data type.
2141
2142 :Syntax:
2143
2144 ::
2145
2146       [<# elements> x <elementtype>]
2147
2148 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2149 be any type with a size.
2150
2151 :Examples:
2152
2153 +------------------+--------------------------------------+
2154 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2155 +------------------+--------------------------------------+
2156 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2157 +------------------+--------------------------------------+
2158 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2159 +------------------+--------------------------------------+
2160
2161 Here are some examples of multidimensional arrays:
2162
2163 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2164 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2165 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2166 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2167 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2168 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2169 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2170
2171 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2172 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2173 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2174 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2175 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2176 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2177 example.
2178
2179 .. _t_struct:
2180
2181 Structure Type
2182 """"""""""""""
2183
2184 :Overview:
2185
2186 The structure type is used to represent a collection of data members
2187 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2188 a size.
2189
2190 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2191 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2192 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2193 '``insertvalue``' instructions.
2194
2195 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2196 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2197 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2198 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2199 required to match what the underlying code generator expects.
2200
2201 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2202 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2203 identified types are always defined at the top level with a name.
2204 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2205 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2206 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2207
2208 :Syntax:
2209
2210 ::
2211
2212       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2213       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2214
2215 :Examples:
2216
2217 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2218 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2219 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2220 | ``{ 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``.  |
2221 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2222 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2223 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2224
2225 .. _t_opaque:
2226
2227 Opaque Structure Types
2228 """"""""""""""""""""""
2229
2230 :Overview:
2231
2232 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2233 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2234 notion of a forward declared structure.
2235
2236 :Syntax:
2237
2238 ::
2239
2240       %X = type opaque
2241       %52 = type opaque
2242
2243 :Examples:
2244
2245 +--------------+-------------------+
2246 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2247 +--------------+-------------------+
2248
2249 .. _constants:
2250
2251 Constants
2252 =========
2253
2254 LLVM has several different basic types of constants. This section
2255 describes them all and their syntax.
2256
2257 Simple Constants
2258 ----------------
2259
2260 **Boolean constants**
2261     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2262     of the ``i1`` type.
2263 **Integer constants**
2264     Standard integers (such as '4') are constants of the
2265     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2266     integer types.
2267 **Floating point constants**
2268     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2269     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2270     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2271     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2272     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2273     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2274     point <t_floating>` type.
2275 **Null pointer constants**
2276     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2277     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2278
2279 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2280 floating point constants. For example, the form
2281 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2282 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2283 constants are required (and the only time that they are generated by the
2284 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2285 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2286 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2287 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2288 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2289
2290 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2291 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2292 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2293 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2294 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2295 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2296 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2297 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2298 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2299 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2300 will only work if they match the long double format on your target.
2301 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2302 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2303 (sign bit at the left).
2304
2305 There are no constants of type x86_mmx.
2306
2307 .. _complexconstants:
2308
2309 Complex Constants
2310 -----------------
2311
2312 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2313 constants and smaller complex constants.
2314
2315 **Structure constants**
2316     Structure constants are represented with notation similar to
2317     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2318     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2319     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2320     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2321     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2322     must match those specified by the type.
2323 **Array constants**
2324     Array constants are represented with notation similar to array type
2325     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2326     square brackets (``[]``)). For example:
2327     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2328     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2329     match those specified by the type. As a special case, character array
2330     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2331     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2332 **Vector constants**
2333     Vector constants are represented with notation similar to vector
2334     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2335     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2336     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2337     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2338     elements must match those specified by the type.
2339 **Zero initialization**
2340     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2341     value to zero of *any* type, including scalar and
2342     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2343     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2344     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2345 **Metadata node**
2346     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2347     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2348     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2349     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2350     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2351     information such as debug info.
2352
2353 Global Variable and Function Addresses
2354 --------------------------------------
2355
2356 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2357 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2358 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2359 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2360 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2361 file:
2362
2363 .. code-block:: llvm
2364
2365     @X = global i32 17
2366     @Y = global i32 42
2367     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2368
2369 .. _undefvalues:
2370
2371 Undefined Values
2372 ----------------
2373
2374 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2375 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2376 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2377 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2378
2379 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2380 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2381 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2382 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2383
2384 .. code-block:: llvm
2385
2386       %A = add %X, undef
2387       %B = sub %X, undef
2388       %C = xor %X, undef
2389     Safe:
2390       %A = undef
2391       %B = undef
2392       %C = undef
2393
2394 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2395 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2396
2397 .. code-block:: llvm
2398
2399       %A = or %X, undef
2400       %B = and %X, undef
2401     Safe:
2402       %A = -1
2403       %B = 0
2404     Unsafe:
2405       %A = undef
2406       %B = undef
2407
2408 These logical operations have bits that are not always affected by the
2409 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2410 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2411 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2412 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2413 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2414 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2415 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2416 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2417
2418 .. code-block:: llvm
2419
2420       %A = select undef, %X, %Y
2421       %B = select undef, 42, %Y
2422       %C = select %X, %Y, undef
2423     Safe:
2424       %A = %X     (or %Y)
2425       %B = 42     (or %Y)
2426       %C = %Y
2427     Unsafe:
2428       %A = undef
2429       %B = undef
2430       %C = undef
2431
2432 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2433 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2434 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2435 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2436 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2437 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2438 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2439
2440 .. code-block:: llvm
2441
2442       %A = xor undef, undef
2443
2444       %B = undef
2445       %C = xor %B, %B
2446
2447       %D = undef
2448       %E = icmp slt %D, 4
2449       %F = icmp gte %D, 4
2450
2451     Safe:
2452       %A = undef
2453       %B = undef
2454       %C = undef
2455       %D = undef
2456       %E = undef
2457       %F = undef
2458
2459 This example points out that two '``undef``' operands are not
2460 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2461 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2462 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2463 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2464 its value over its "live range". This is true because the variable
2465 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2466 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2467 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2468 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2469 uses with" concept would not hold.
2470
2471 .. code-block:: llvm
2472
2473       %A = fdiv undef, %X
2474       %B = fdiv %X, undef
2475     Safe:
2476       %A = undef
2477     b: unreachable
2478
2479 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2480 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2481 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2482 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2483 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2484 However, in the second example, we can make a more aggressive
2485 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2486 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2487 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2488 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2489 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2490 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2491
2492 .. code-block:: llvm
2493
2494     a:  store undef -> %X
2495     b:  store %X -> undef
2496     Safe:
2497     a: <deleted>
2498     b: unreachable
2499
2500 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2501 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2502 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2503 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2504 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2505
2506 .. _poisonvalues:
2507
2508 Poison Values
2509 -------------
2510
2511 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2512 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2513 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2514 that results in undefined behavior.
2515
2516 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2517 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2518 the ``nsw`` flag.
2519
2520 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2521
2522 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2523 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2524    their dynamic predecessor basic block.
2525 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2526    in the dynamic callers of their functions.
2527 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2528    instructions that dynamically transfer control back to them.
2529 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2530    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2531    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2532 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2533    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2534    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2535    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2536 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2537    most recent preceding instruction with externally visible side
2538    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2539    operations <volatile>`.)
2540 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2541    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2542    multiple successors and the instruction is always executed when
2543    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2544    when control is transferred to another.
2545 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2546    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2547    be different if the terminator had transferred control to a different
2548    successor.
2549 -  Dependence is transitive.
2550
2551 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2552 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2553 on a poison value has undefined behavior.
2554
2555 Here are some examples:
2556
2557 .. code-block:: llvm
2558
2559     entry:
2560       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2561       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2562       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2563       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2564
2565       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2566       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2567
2568       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2569
2570       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2571       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2572       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2573       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2574
2575       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2576       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2577
2578     true:
2579       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2580                                            ; it has undefined behavior.
2581       br label %end
2582
2583     end:
2584       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2585                                            ; Both edges into this PHI are
2586                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2587                                            ; always results in a poison value.
2588
2589       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2590                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2591                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2592
2593       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2594                                            ; The same branch again, but this time the
2595                                            ; true block doesn't have side effects.
2596
2597     second_true:
2598       ; No side effects!
2599       ret void
2600
2601     second_end:
2602       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2603                                            ; on the store in %end. Also, it is
2604                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2605                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2606                                            ; behavior in this example).
2607
2608 .. _blockaddress:
2609
2610 Addresses of Basic Blocks
2611 -------------------------
2612
2613 ``blockaddress(@function, %block)``
2614
2615 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2616 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2617 Taking the address of the entry block is illegal.
2618
2619 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2620 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2621 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2622 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2623 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2624 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2625 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2626 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2627 instruction.
2628
2629 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2630 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2631
2632 .. _constantexprs:
2633
2634 Constant Expressions
2635 --------------------
2636
2637 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2638 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2639 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2640 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2641 The following is the syntax for constant expressions:
2642
2643 ``trunc (CST to TYPE)``
2644     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2645     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2646 ``zext (CST to TYPE)``
2647     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2648     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2649 ``sext (CST to TYPE)``
2650     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2651     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2652 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2653     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2654     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2655     must be floating point.
2656 ``fpext (CST to TYPE)``
2657     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2658     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2659     floating point.
2660 ``fptoui (CST to TYPE)``
2661     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2662     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2663     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2664     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2665     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2666 ``fptosi (CST to TYPE)``
2667     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2668     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2669     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2670     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2671     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2672 ``uitofp (CST to TYPE)``
2673     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2674     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2675     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2676     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2677     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2678 ``sitofp (CST to TYPE)``
2679     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2680     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2681     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2682     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2683     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2684 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2685     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2686     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2687     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2688     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2689 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2690     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2691     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2692     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2693     This one is *really* dangerous!
2694 ``bitcast (CST to TYPE)``
2695     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2696     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2697     instruction <i_bitcast>`.
2698 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2699     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2700     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2701     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2702 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2703     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2704     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2705     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2706     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2707 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2708     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2709 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2710     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2711 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2712     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2713 ``extractelement (VAL, IDX)``
2714     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2715     constants.
2716 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2717     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2718     constants.
2719 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2720     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2721     constants.
2722 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2723     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2724     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2725     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2726     least one index value must be specified.
2727 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2728     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2729     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2730     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2731     value must be specified.
2732 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2733     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2734     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2735     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2736     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2737     operations on floating point values are allowed).
2738
2739 Other Values
2740 ============
2741
2742 .. _inlineasmexprs:
2743
2744 Inline Assembler Expressions
2745 ----------------------------
2746
2747 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2748 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2749 value represents the inline assembler as a string (containing the
2750 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2751 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2752 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2753 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2754 assembler expression is:
2755
2756 .. code-block:: llvm
2757
2758     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2759
2760 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2761 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2762 Thus, typically we have:
2763
2764 .. code-block:: llvm
2765
2766     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2767
2768 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2769 marked as having side effects. This is done through the use of the
2770 '``sideeffect``' keyword, like so:
2771
2772 .. code-block:: llvm
2773
2774     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2775
2776 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2777 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2778 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2779 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2780 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2781 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2782
2783 .. code-block:: llvm
2784
2785     call void asm alignstack "eieio", ""()
2786
2787 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2788 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2789 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2790 the only supported dialects. An example is:
2791
2792 .. code-block:: llvm
2793
2794     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2795
2796 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2797 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2798 keyword last.
2799
2800 Inline Asm Metadata
2801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2802
2803 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2804 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2805 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2806 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2807 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2808 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2809 it. For example:
2810
2811 .. code-block:: llvm
2812
2813     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2814     ...
2815     !42 = !{ i32 1234567 }
2816
2817 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2818 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2819 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2820 occurs on.
2821
2822 .. _metadata:
2823
2824 Metadata
2825 ========
2826
2827 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2828 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2829 code generator. One example application of metadata is source-level
2830 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2831
2832 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2833 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2834
2835 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2836
2837 Metadata Nodes and Metadata Strings
2838 -----------------------------------
2839
2840 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2841 contain any character by escaping non-printable characters with
2842 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2843 "``!"test\00"``".
2844
2845 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2846 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2847 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2848 their operand. For example:
2849
2850 .. code-block:: llvm
2851
2852     !{ !"test\00", i32 10}
2853
2854 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
2855
2856 .. code-block:: llvm
2857
2858     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
2859
2860 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
2861 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
2862 when metadata operands change.
2863
2864 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2865 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2866 example:
2867
2868 .. code-block:: llvm
2869
2870     !foo = !{!4, !3}
2871
2872 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2873 function is using two metadata arguments:
2874
2875 .. code-block:: llvm
2876
2877     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2878
2879 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2880 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2881
2882 .. code-block:: llvm
2883
2884     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2885
2886 More information about specific metadata nodes recognized by the
2887 optimizers and code generator is found below.
2888
2889 Specialized Metadata Nodes
2890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2891
2892 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
2893 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
2894 order.
2895
2896 MDLocation
2897 """"""""""
2898
2899 ``MDLocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
2900 mandatory.
2901
2902 .. code-block:: llvm
2903
2904     !0 = !MDLocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
2905
2906 '``tbaa``' Metadata
2907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2908
2909 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2910 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2911 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2912 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2913 custom alias analysis behavior for other languages.
2914
2915 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2916 to three fields, e.g.:
2917
2918 .. code-block:: llvm
2919
2920     !0 = !{ !"an example type tree" }
2921     !1 = !{ !"int", !0 }
2922     !2 = !{ !"float", !0 }
2923     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
2924
2925 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2926 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2927 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2928 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2929 common names.
2930
2931 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2932 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2933 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2934 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2935 from multiple front-ends is handled conservatively.
2936
2937 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2938 indicates that the type is "constant" (meaning
2939 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2940 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2941
2942 '``tbaa.struct``' Metadata
2943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2944
2945 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2946 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2947 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2948 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2949 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2950 of the aggregate.
2951
2952 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2953 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2954
2955 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2956 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2957 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2958 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2959 its tbaa tag. e.g.:
2960
2961 .. code-block:: llvm
2962
2963     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
2964
2965 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2966 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2967 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2968
2969 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2970 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2971 does not carry useful data and need not be preserved.
2972
2973 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2975
2976 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2977 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2978 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2979 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2980 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2981 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
2982 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some some domain, the set
2983 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
2984 subset of (or qual to) the set of scopes for that domain in another
2985 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
2986 alias.
2987
2988 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
2989 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
2990 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2991 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
2992 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
2993
2994 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
2995 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
2996 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
2997 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
2998 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
2999 optionally be provided as a third list entry.
3000
3001 For example,
3002
3003 .. code-block:: llvm
3004
3005     ; Two scope domains:
3006     !0 = !{!0}
3007     !1 = !{!1}
3008
3009     ; Some scopes in these domains:
3010     !2 = !{!2, !0}
3011     !3 = !{!3, !0}
3012     !4 = !{!4, !1}
3013
3014     ; Some scope lists:
3015     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
3016     !6 = !{!4, !3, !2}
3017     !7 = !{!3}
3018
3019     ; These two instructions don't alias:
3020     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
3021     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
3022
3023     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
3024     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
3025     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
3026     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
3027
3028     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
3029     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3030     ; !alias.scope list):
3031     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !6
3032     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3033
3034 '``fpmath``' Metadata
3035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3036
3037 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3038 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3039 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3040 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3041 it. ULP is defined as follows:
3042
3043     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3044     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3045     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3046     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3047     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3048
3049 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3050 number representing the maximum relative error, for example:
3051
3052 .. code-block:: llvm
3053
3054     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3055
3056 '``range``' Metadata
3057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3058
3059 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3060 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3061 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3062 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3063 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3064 pair. Each pair has the following properties:
3065
3066 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3067 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3068 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3069 -  The range is allowed to wrap.
3070 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3071    ``a!=b``.
3072
3073 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3074 they must be non-contiguous.
3075
3076 Examples:
3077
3078 .. code-block:: llvm
3079
3080       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3081       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3082       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3083       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3084              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3085     ...
3086     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3087     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3088     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3089     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3090
3091 '``llvm.loop``'
3092 ^^^^^^^^^^^^^^^
3093
3094 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3095 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3096 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3097 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3098 specified with the name ``llvm.loop``.
3099
3100 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3101 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3102 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3103 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3104 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3105 constructs:
3106
3107 .. code-block:: llvm
3108
3109     !0 = !{!0}
3110     !1 = !{!1}
3111
3112 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3113 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3114 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3115 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3116
3117 .. code-block:: llvm
3118
3119       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3120     ...
3121     !0 = !{!0, !1}
3122     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3123
3124 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3126
3127 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3128 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3129 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3130 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3131 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3132 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3133 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3134 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3135 in determining the safety of these transformations.
3136
3137 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3139
3140 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3141 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3142 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3143 example:
3144
3145 .. code-block:: llvm
3146
3147    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3148
3149 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3150 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3151 then the interleave count will be determined automatically.
3152
3153 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3155
3156 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3157 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3158 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3159 0 disables vectorization:
3160
3161 .. code-block:: llvm
3162
3163    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3164    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3165
3166 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3168
3169 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3170 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3171 operand is an integer specifying the width. For example:
3172
3173 .. code-block:: llvm
3174
3175    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3176
3177 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3178 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3179 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3180 determined automatically.
3181
3182 '``llvm.loop.unroll``'
3183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3184
3185 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3186 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3187 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3188 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3189 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3190 optimizer believes it is safe to do so.
3191
3192 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3194
3195 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3196 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3197 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3198 example:
3199
3200 .. code-block:: llvm
3201
3202    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3203
3204 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3205 will be partially unrolled.
3206
3207 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3209
3210 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3211 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3212
3213 .. code-block:: llvm
3214
3215    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3216
3217 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3219
3220 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3221 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3222 For example:
3223
3224 .. code-block:: llvm
3225
3226    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3227
3228 '``llvm.mem``'
3229 ^^^^^^^^^^^^^^^
3230
3231 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3232 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3233
3234 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3236
3237 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3238 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3239 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3240 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3241 with the same loop identifier.
3242
3243 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3244 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3245 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3246 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3247 ``L2``.
3248
3249 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3250 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3251 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3252 loop.  
3253
3254 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3255 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3256 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3257 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3258 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3259 insert new memory instructions into the loop body).
3260
3261 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3262 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3263 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3264
3265 .. code-block:: llvm
3266
3267    for.body:
3268      ...
3269      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3270      ...
3271      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3272      ...
3273      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3274
3275    for.end:
3276    ...
3277    !0 = !{!0}
3278
3279 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3280 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3281 the loop identifier metadata node directly:
3282
3283 .. code-block:: llvm
3284
3285    outer.for.body:
3286      ...
3287      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3288      ...
3289      br label %inner.for.body
3290
3291    inner.for.body:
3292      ...
3293      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3294      ...
3295      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3296      ...
3297      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3298
3299    inner.for.end:
3300      ...
3301      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3302      ...
3303      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3304
3305    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3306    ...
3307    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3308    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3309    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3310
3311 Module Flags Metadata
3312 =====================
3313
3314 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3315 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3316 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3317 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3318 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3319 look it up.
3320
3321 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3322 Each triplet has the following form:
3323
3324 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3325    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3326    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3327    described below.
3328 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3329    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3330    including entries with the **Require** behavior).
3331 -  The third element is the value of the flag.
3332
3333 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3334 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3335 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3336 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3337 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3338 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3339
3340 The following behaviors are supported:
3341
3342 .. list-table::
3343    :header-rows: 1
3344    :widths: 10 90
3345
3346    * - Value
3347      - Behavior
3348
3349    * - 1
3350      - **Error**
3351            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3352            is that of the operands.
3353
3354    * - 2
3355      - **Warning**
3356            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3357            operand for the flag from the first module being linked.
3358
3359    * - 3
3360      - **Require**
3361            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3362            specified value after linking is performed. The value must be a
3363            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3364            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3365            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3366            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3367            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3368
3369    * - 4
3370      - **Override**
3371            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3372            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3373            differ, an error will be emitted.
3374
3375    * - 5
3376      - **Append**
3377            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3378
3379    * - 6
3380      - **AppendUnique**
3381            Appends the two values, which are required to be metadata
3382            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3383            during the append operation.
3384
3385 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3386 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3387 value) or **Override**.
3388
3389 An example of module flags:
3390
3391 .. code-block:: llvm
3392
3393     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3394     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3395     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3396     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3397       !{
3398         !"foo", i32 1
3399       }
3400     }
3401     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3402
3403 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3404    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3405    values are not equal.
3406
3407 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3408    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3409    '37'.
3410
3411 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3412    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3413    warning if their values are not equal.
3414
3415 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3416
3417    ::
3418
3419        !{ !"foo", i32 1 }
3420
3421    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3422    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3423    performed.
3424
3425 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3426 ----------------------------------------------------
3427
3428 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3429 collection in a special section called "image info". The metadata
3430 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3431 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3432 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3433 be merged rather than appended together.
3434
3435 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3436 following key-value pairs:
3437
3438 .. list-table::
3439    :header-rows: 1
3440    :widths: 30 70
3441
3442    * - Key
3443      - Value
3444
3445    * - ``Objective-C Version``
3446      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3447
3448    * - ``Objective-C Image Info Version``
3449      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3450        always 0.
3451
3452    * - ``Objective-C Image Info Section``
3453      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3454        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3455        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3456        Objective-C ABI version 2.
3457
3458    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3459      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3460        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3461        collection supported.
3462
3463    * - ``Objective-C GC Only``
3464      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3465        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3466        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3467
3468 Some important flag interactions:
3469
3470 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3471    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3472    2, then the resulting module has the
3473    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3474 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3475    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3476
3477 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3478 --------------------------------------------
3479
3480 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3481 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3482 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3483 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3484
3485 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3486 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3487 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3488 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3489 list of metadata strings defining linker options.
3490
3491 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3492 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3493 framework::
3494
3495     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3496        !{
3497           !{ !"-lz" },
3498           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3499     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3500
3501 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3502 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3503 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3504 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3505 assembly writer or object file emitter.
3506
3507 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3508 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3509 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3510
3511 C type width Module Flags Metadata
3512 ----------------------------------
3513
3514 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3515 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3516 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3517 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3518 width.
3519
3520 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3521 flags metadata, using the following key-value pairs:
3522
3523 .. list-table::
3524    :header-rows: 1
3525    :widths: 30 70
3526
3527    * - Key
3528      - Value
3529
3530    * - short_wchar
3531      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3532        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3533
3534    * - short_enum
3535      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3536        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3537          represent all of its values.
3538
3539 For example, the following metadata section specifies that the module was
3540 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3541 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3542
3543     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3544     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3545     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3546
3547 .. _intrinsicglobalvariables:
3548
3549 Intrinsic Global Variables
3550 ==========================
3551
3552 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3553 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3554 All globals of this sort should have a section specified as
3555 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3556 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3557
3558 .. _gv_llvmused:
3559
3560 The '``llvm.used``' Global Variable
3561 -----------------------------------
3562
3563 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3564 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3565 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3566 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3567 use of it is:
3568
3569 .. code-block:: llvm
3570
3571     @X = global i8 4
3572     @Y = global i32 123
3573
3574     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3575        i8* @X,
3576        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3577     ], section "llvm.metadata"
3578
3579 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3580 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3581 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3582 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3583 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3584 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3585 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3586
3587 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3588 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3589 molesting the symbol.
3590
3591 .. _gv_llvmcompilerused:
3592
3593 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3594 --------------------------------------------
3595
3596 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3597 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3598 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3599 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3600 by ``@llvm.used``.
3601
3602 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3603 and should not be exposed to source languages.
3604
3605 .. _gv_llvmglobalctors:
3606
3607 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3608 -------------------------------------------
3609
3610 .. code-block:: llvm
3611
3612     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3613     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3614
3615 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3616 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3617 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3618 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3619 functions with the same priority is not defined.
3620
3621 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3622 or function, the initializer function will only run if the associated
3623 data from the current module is not discarded.
3624
3625 .. _llvmglobaldtors:
3626
3627 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3628 -------------------------------------------
3629
3630 .. code-block:: llvm
3631
3632     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3633     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3634
3635 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3636 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3637 The functions referenced by this array will be called in descending
3638 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3639 order of functions with the same priority is not defined.
3640
3641 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3642 or function, the destructor function will only run if the associated
3643 data from the current module is not discarded.
3644
3645 Instruction Reference
3646 =====================
3647
3648 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3649 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3650 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3651 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3652 :ref:`other instructions <otherops>`.
3653
3654 .. _terminators:
3655
3656 Terminator Instructions
3657 -----------------------
3658
3659 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3660 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3661 block should be executed after the current block is finished. These
3662 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3663 control flow, not values (the one exception being the
3664 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3665
3666 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3667 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3668 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3669 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3670
3671 .. _i_ret:
3672
3673 '``ret``' Instruction
3674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3675
3676 Syntax:
3677 """""""
3678
3679 ::
3680
3681       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3682       ret void                 ; Return from void function
3683
3684 Overview:
3685 """""""""
3686
3687 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3688 a value) from a function back to the caller.
3689
3690 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3691 value and then causes control flow, and one that just causes control
3692 flow to occur.
3693
3694 Arguments:
3695 """"""""""
3696
3697 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3698 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3699 class <t_firstclass>`' type.
3700
3701 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3702 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3703 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3704 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3705 value.
3706
3707 Semantics:
3708 """"""""""
3709
3710 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3711 the calling function's context. If the caller is a
3712 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3713 instruction after the call. If the caller was an
3714 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3715 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3716 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3717 value.
3718
3719 Example:
3720 """"""""
3721
3722 .. code-block:: llvm
3723
3724       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3725       ret void                        ; Return from a void function
3726       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3727
3728 .. _i_br:
3729
3730 '``br``' Instruction
3731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3732
3733 Syntax:
3734 """""""
3735
3736 ::
3737
3738       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3739       br label <dest>          ; Unconditional branch
3740
3741 Overview:
3742 """""""""
3743
3744 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3745 different basic block in the current function. There are two forms of
3746 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3747 unconditional branch.
3748
3749 Arguments:
3750 """"""""""
3751
3752 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3753 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3754 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3755
3756 Semantics:
3757 """"""""""
3758
3759 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3760 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3761 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3762 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3763
3764 Example:
3765 """"""""
3766
3767 .. code-block:: llvm
3768
3769     Test:
3770       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3771       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3772     IfEqual:
3773       ret i32 1
3774     IfUnequal:
3775       ret i32 0
3776
3777 .. _i_switch:
3778
3779 '``switch``' Instruction
3780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3781
3782 Syntax:
3783 """""""
3784
3785 ::
3786
3787       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3788
3789 Overview:
3790 """""""""
3791
3792 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3793 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3794 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3795 destinations.
3796
3797 Arguments:
3798 """"""""""
3799
3800 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3801 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3802 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3803 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3804
3805 Semantics:
3806 """"""""""
3807
3808 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3809 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3810 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3811 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3812 to the default destination.
3813
3814 Implementation:
3815 """""""""""""""
3816
3817 Depending on properties of the target machine and the particular
3818 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3819 different ways. For example, it could be generated as a series of
3820 chained conditional branches or with a lookup table.
3821
3822 Example:
3823 """"""""
3824
3825 .. code-block:: llvm
3826
3827      ; Emulate a conditional br instruction
3828      %Val = zext i1 %value to i32
3829      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3830
3831      ; Emulate an unconditional br instruction
3832      switch i32 0, label %dest [ ]
3833
3834      ; Implement a jump table:
3835      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3836                                          i32 1, label %onone
3837                                          i32 2, label %ontwo ]
3838
3839 .. _i_indirectbr:
3840
3841 '``indirectbr``' Instruction
3842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3843
3844 Syntax:
3845 """""""
3846
3847 ::
3848
3849       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3850
3851 Overview:
3852 """""""""
3853
3854 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3855 label within the current function, whose address is specified by
3856 "``address``". Address must be derived from a
3857 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3858
3859 Arguments:
3860 """"""""""
3861
3862 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3863 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3864 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3865 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3866
3867 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3868 accurate understanding of the CFG.
3869
3870 Semantics:
3871 """"""""""
3872
3873 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3874 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3875 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3876 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3877
3878 Implementation:
3879 """""""""""""""
3880
3881 This is typically implemented with a jump through a register.
3882
3883 Example:
3884 """"""""
3885
3886 .. code-block:: llvm
3887
3888      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3889
3890 .. _i_invoke:
3891
3892 '``invoke``' Instruction
3893 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3894
3895 Syntax:
3896 """""""
3897
3898 ::
3899
3900       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3901                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3902
3903 Overview:
3904 """""""""
3905
3906 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3907 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3908 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3909 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3910 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3911 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3912 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3913 nearest "exception" label.
3914
3915 The '``exception``' label is a `landing
3916 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3917 '``exception``' label is required to have the
3918 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3919 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3920 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3921 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3922 instruction, so that the important information contained within the
3923 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3924
3925 Arguments:
3926 """"""""""
3927
3928 This instruction requires several arguments:
3929
3930 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3931    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3932    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3933 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3934    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3935    are valid here.
3936 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3937    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3938    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3939    branching off an arbitrary pointer to function value.
3940 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3941    function to be invoked.
3942 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3943    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3944    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3945    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3946    extra arguments can be specified.
3947 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3948    executes a '``ret``' instruction.
3949 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3950    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3951    mechanism.
3952 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3953    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3954    attributes are valid here.
3955
3956 Semantics:
3957 """"""""""
3958
3959 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3960 instruction in most regards. The primary difference is that it
3961 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3962 library to unwind the stack.
3963
3964 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3965 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3966 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3967 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3968
3969 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3970 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3971 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3972 return value is available.
3973
3974 Example:
3975 """"""""
3976
3977 .. code-block:: llvm
3978
3979       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3980                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3981       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3982                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3983
3984 .. _i_resume:
3985
3986 '``resume``' Instruction
3987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3988
3989 Syntax:
3990 """""""
3991
3992 ::
3993
3994       resume <type> <value>
3995
3996 Overview:
3997 """""""""
3998
3999 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
4000 successors.
4001
4002 Arguments:
4003 """"""""""
4004
4005 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
4006 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
4007 function.
4008
4009 Semantics:
4010 """"""""""
4011
4012 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
4013 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
4014 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
4015
4016 Example:
4017 """"""""
4018
4019 .. code-block:: llvm
4020
4021       resume { i8*, i32 } %exn
4022
4023 .. _i_unreachable:
4024
4025 '``unreachable``' Instruction
4026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4027
4028 Syntax:
4029 """""""
4030
4031 ::
4032
4033       unreachable
4034
4035 Overview:
4036 """""""""
4037
4038 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4039 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4040 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4041 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4042
4043 Semantics:
4044 """"""""""
4045
4046 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4047
4048 .. _binaryops:
4049
4050 Binary Operations
4051 -----------------
4052
4053 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4054 They require two operands of the same type, execute an operation on
4055 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4056 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4057 result value has the same type as its operands.
4058
4059 There are several different binary operators:
4060
4061 .. _i_add:
4062
4063 '``add``' Instruction
4064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4065
4066 Syntax:
4067 """""""
4068
4069 ::
4070
4071       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4072       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4073       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4074       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4075
4076 Overview:
4077 """""""""
4078
4079 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4080
4081 Arguments:
4082 """"""""""
4083
4084 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4085 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4086 arguments must have identical types.
4087
4088 Semantics:
4089 """"""""""
4090
4091 The value produced is the integer sum of the two operands.
4092
4093 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4094 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4095 the result.
4096
4097 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4098 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4099
4100 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4101 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4102 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4103 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4104
4105 Example:
4106 """"""""
4107
4108 .. code-block:: llvm
4109
4110       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4111
4112 .. _i_fadd:
4113
4114 '``fadd``' Instruction
4115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4116
4117 Syntax:
4118 """""""
4119
4120 ::
4121
4122       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4123
4124 Overview:
4125 """""""""
4126
4127 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4128
4129 Arguments:
4130 """"""""""
4131
4132 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4133 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4134 Both arguments must have identical types.
4135
4136 Semantics:
4137 """"""""""
4138
4139 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4140 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4141 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4142 optimizations:
4143
4144 Example:
4145 """"""""
4146
4147 .. code-block:: llvm
4148
4149       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4150
4151 '``sub``' Instruction
4152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4153
4154 Syntax:
4155 """""""
4156
4157 ::
4158
4159       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4160       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4161       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4162       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4163
4164 Overview:
4165 """""""""
4166
4167 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4168
4169 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4170 instruction present in most other intermediate representations.
4171
4172 Arguments:
4173 """"""""""
4174
4175 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4176 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4177 arguments must have identical types.
4178
4179 Semantics:
4180 """"""""""
4181
4182 The value produced is the integer difference of the two operands.
4183
4184 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4185 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4186 the result.
4187
4188 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4189 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4190
4191 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4192 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4193 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4194 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4195
4196 Example:
4197 """"""""
4198
4199 .. code-block:: llvm
4200
4201       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4202       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4203
4204 .. _i_fsub:
4205
4206 '``fsub``' Instruction
4207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4208
4209 Syntax:
4210 """""""
4211
4212 ::
4213
4214       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4215
4216 Overview:
4217 """""""""
4218
4219 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4220
4221 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4222 instruction present in most other intermediate representations.
4223
4224 Arguments:
4225 """"""""""
4226
4227 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4228 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4229 Both arguments must have identical types.
4230
4231 Semantics:
4232 """"""""""
4233
4234 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4235 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4236 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4237 unsafe floating point optimizations:
4238
4239 Example:
4240 """"""""
4241
4242 .. code-block:: llvm
4243
4244       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4245       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4246
4247 '``mul``' Instruction
4248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4249
4250 Syntax:
4251 """""""
4252
4253 ::
4254
4255       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4256       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4257       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4258       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4259
4260 Overview:
4261 """""""""
4262
4263 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4264
4265 Arguments:
4266 """"""""""
4267
4268 The two arguments to the '``mul``' 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 value produced is the integer product of the two operands.
4276
4277 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4278 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4279 bit width of the result.
4280
4281 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4282 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4283 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4284 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4285 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4286 product.
4287
4288 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4289 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4290 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4291 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4292
4293 Example:
4294 """"""""
4295
4296 .. code-block:: llvm
4297
4298       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4299
4300 .. _i_fmul:
4301
4302 '``fmul``' Instruction
4303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4304
4305 Syntax:
4306 """""""
4307
4308 ::
4309
4310       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4311
4312 Overview:
4313 """""""""
4314
4315 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4316
4317 Arguments:
4318 """"""""""
4319
4320 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4321 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4322 Both arguments must have identical types.
4323
4324 Semantics:
4325 """"""""""
4326
4327 The value produced is the floating point product of the two operands.
4328 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4329 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4330 unsafe floating point optimizations:
4331
4332 Example:
4333 """"""""
4334
4335 .. code-block:: llvm
4336
4337       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4338
4339 '``udiv``' Instruction
4340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4341
4342 Syntax:
4343 """""""
4344
4345 ::
4346
4347       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4348       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4349
4350 Overview:
4351 """""""""
4352
4353 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4354
4355 Arguments:
4356 """"""""""
4357
4358 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4359 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4360 arguments must have identical types.
4361
4362 Semantics:
4363 """"""""""
4364
4365 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4366
4367 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4368 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4369
4370 Division by zero leads to undefined behavior.
4371
4372 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4373 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4374 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4375
4376 Example:
4377 """"""""
4378
4379 .. code-block:: llvm
4380
4381       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4382
4383 '``sdiv``' Instruction
4384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4385
4386 Syntax:
4387 """""""
4388
4389 ::
4390
4391       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4392       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4393
4394 Overview:
4395 """""""""
4396
4397 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4398
4399 Arguments:
4400 """"""""""
4401
4402 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4403 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4404 arguments must have identical types.
4405
4406 Semantics:
4407 """"""""""
4408
4409 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4410 rounded towards zero.
4411
4412 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4413 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4414
4415 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4416 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4417 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4418
4419 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4420 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4421
4422 Example:
4423 """"""""
4424
4425 .. code-block:: llvm
4426
4427       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4428
4429 .. _i_fdiv:
4430
4431 '``fdiv``' Instruction
4432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4433
4434 Syntax:
4435 """""""
4436
4437 ::
4438
4439       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4440
4441 Overview:
4442 """""""""
4443
4444 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4445
4446 Arguments:
4447 """"""""""
4448
4449 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4450 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4451 Both arguments must have identical types.
4452
4453 Semantics:
4454 """"""""""
4455
4456 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4457 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4458 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4459 unsafe floating point optimizations:
4460
4461 Example:
4462 """"""""
4463
4464 .. code-block:: llvm
4465
4466       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4467
4468 '``urem``' Instruction
4469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4470
4471 Syntax:
4472 """""""
4473
4474 ::
4475
4476       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4477
4478 Overview:
4479 """""""""
4480
4481 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4482 division of its two arguments.
4483
4484 Arguments:
4485 """"""""""
4486
4487 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4488 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4489 arguments must have identical types.
4490
4491 Semantics:
4492 """"""""""
4493
4494 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4495 This instruction always performs an unsigned division to get the
4496 remainder.
4497
4498 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4499 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4500
4501 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4502
4503 Example:
4504 """"""""
4505
4506 .. code-block:: llvm
4507
4508       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4509
4510 '``srem``' Instruction
4511 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4512
4513 Syntax:
4514 """""""
4515
4516 ::
4517
4518       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4519
4520 Overview:
4521 """""""""
4522
4523 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4524 division of its two operands. This instruction can also take
4525 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4526 must be integers.
4527
4528 Arguments:
4529 """"""""""
4530
4531 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4532 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4533 arguments must have identical types.
4534
4535 Semantics:
4536 """"""""""
4537
4538 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4539 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4540 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4541 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4542 difference, see `The Math
4543 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4544 table of how this is implemented in various languages, please see
4545 `Wikipedia: modulo
4546 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4547
4548 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4549 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4550
4551 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4552 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4553 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4554 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4555 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4556 result of the division and the remainder.)
4557
4558 Example:
4559 """"""""
4560
4561 .. code-block:: llvm
4562
4563       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4564
4565 .. _i_frem:
4566
4567 '``frem``' Instruction
4568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4569
4570 Syntax:
4571 """""""
4572
4573 ::
4574
4575       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4576
4577 Overview:
4578 """""""""
4579
4580 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4581 its two operands.
4582
4583 Arguments:
4584 """"""""""
4585
4586 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4587 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4588 Both arguments must have identical types.
4589
4590 Semantics:
4591 """"""""""
4592
4593 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4594 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4595 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4596 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4597
4598 Example:
4599 """"""""
4600
4601 .. code-block:: llvm
4602
4603       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4604
4605 .. _bitwiseops:
4606
4607 Bitwise Binary Operations
4608 -------------------------
4609
4610 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4611 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4612 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4613 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4614 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4615
4616 '``shl``' Instruction
4617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4618
4619 Syntax:
4620 """""""
4621
4622 ::
4623
4624       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4625       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4626       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4627       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4628
4629 Overview:
4630 """""""""
4631
4632 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4633 a specified number of bits.
4634
4635 Arguments:
4636 """"""""""
4637
4638 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4639 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4640 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4641
4642 Semantics:
4643 """"""""""
4644
4645 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4646 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4647 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4648 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4649 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4650 in ``op2``.
4651
4652 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4653 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4654 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4655 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4656 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4657 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4658 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4659
4660 Example:
4661 """"""""
4662
4663 .. code-block:: llvm
4664
4665       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4666       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4667       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4668       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4669       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4670
4671 '``lshr``' Instruction
4672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4673
4674 Syntax:
4675 """""""
4676
4677 ::
4678
4679       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4680       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4681
4682 Overview:
4683 """""""""
4684
4685 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4686 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4687
4688 Arguments:
4689 """"""""""
4690
4691 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4692 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4693 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4694
4695 Semantics:
4696 """"""""""
4697
4698 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4699 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4700 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4701 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4702 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4703 corresponding shift amount in ``op2``.
4704
4705 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4706 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4707 non-zero.
4708
4709 Example:
4710 """"""""
4711
4712 .. code-block:: llvm
4713
4714       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4715       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4716       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4717       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4718       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4719       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4720
4721 '``ashr``' Instruction
4722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4723
4724 Syntax:
4725 """""""
4726
4727 ::
4728
4729       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4730       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4731
4732 Overview:
4733 """""""""
4734
4735 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4736 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4737 extension.
4738
4739 Arguments:
4740 """"""""""
4741
4742 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4743 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4744 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4745
4746 Semantics:
4747 """"""""""
4748
4749 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4750 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4751 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4752 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4753 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4754 corresponding shift amount in ``op2``.
4755
4756 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4757 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4758 non-zero.
4759
4760 Example:
4761 """"""""
4762
4763 .. code-block:: llvm
4764
4765       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4766       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4767       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4768       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4769       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4770       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4771
4772 '``and``' Instruction
4773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4774
4775 Syntax:
4776 """""""
4777
4778 ::
4779
4780       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4781
4782 Overview:
4783 """""""""
4784
4785 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4786 operands.
4787
4788 Arguments:
4789 """"""""""
4790
4791 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4792 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4793 arguments must have identical types.
4794
4795 Semantics:
4796 """"""""""
4797
4798 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4799
4800 +-----+-----+-----+
4801 | In0 | In1 | Out |
4802 +-----+-----+-----+
4803 |   0 |   0 |   0 |
4804 +-----+-----+-----+
4805 |   0 |   1 |   0 |
4806 +-----+-----+-----+
4807 |   1 |   0 |   0 |
4808 +-----+-----+-----+
4809 |   1 |   1 |   1 |
4810 +-----+-----+-----+
4811
4812 Example:
4813 """"""""
4814
4815 .. code-block:: llvm
4816
4817       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4818       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4819       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4820
4821 '``or``' Instruction
4822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4823
4824 Syntax:
4825 """""""
4826
4827 ::
4828
4829       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4830
4831 Overview:
4832 """""""""
4833
4834 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4835 two operands.
4836
4837 Arguments:
4838 """"""""""
4839
4840 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4841 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4842 arguments must have identical types.
4843
4844 Semantics:
4845 """"""""""
4846
4847 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4848
4849 +-----+-----+-----+
4850 | In0 | In1 | Out |
4851 +-----+-----+-----+
4852 |   0 |   0 |   0 |
4853 +-----+-----+-----+
4854 |   0 |   1 |   1 |
4855 +-----+-----+-----+
4856 |   1 |   0 |   1 |
4857 +-----+-----+-----+
4858 |   1 |   1 |   1 |
4859 +-----+-----+-----+
4860
4861 Example:
4862 """"""""
4863
4864 ::
4865
4866       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4867       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4868       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4869
4870 '``xor``' Instruction
4871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4872
4873 Syntax:
4874 """""""
4875
4876 ::
4877
4878       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4879
4880 Overview:
4881 """""""""
4882
4883 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4884 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4885 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4886
4887 Arguments:
4888 """"""""""
4889
4890 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4891 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4892 arguments must have identical types.
4893
4894 Semantics:
4895 """"""""""
4896
4897 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4898
4899 +-----+-----+-----+
4900 | In0 | In1 | Out |
4901 +-----+-----+-----+
4902 |   0 |   0 |   0 |
4903 +-----+-----+-----+
4904 |   0 |   1 |   1 |
4905 +-----+-----+-----+
4906 |   1 |   0 |   1 |
4907 +-----+-----+-----+
4908 |   1 |   1 |   0 |
4909 +-----+-----+-----+
4910
4911 Example:
4912 """"""""
4913
4914 .. code-block:: llvm
4915
4916       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4917       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4918       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4919       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4920
4921 Vector Operations
4922 -----------------
4923
4924 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4925 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4926 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4927 While LLVM does directly support these vector operations, many
4928 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4929 take full advantage of a specific target.
4930
4931 .. _i_extractelement:
4932
4933 '``extractelement``' Instruction
4934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4935
4936 Syntax:
4937 """""""
4938
4939 ::
4940
4941       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4942
4943 Overview:
4944 """""""""
4945
4946 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4947 from a vector at a specified index.
4948
4949 Arguments:
4950 """"""""""
4951
4952 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4953 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4954 the position from which to extract the element. The index may be a
4955 variable of any integer type.
4956
4957 Semantics:
4958 """"""""""
4959
4960 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4961 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4962 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4963
4964 Example:
4965 """"""""
4966
4967 .. code-block:: llvm
4968
4969       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4970
4971 .. _i_insertelement:
4972
4973 '``insertelement``' Instruction
4974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4975
4976 Syntax:
4977 """""""
4978
4979 ::
4980
4981       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4982
4983 Overview:
4984 """""""""
4985
4986 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4987 vector at a specified index.
4988
4989 Arguments:
4990 """"""""""
4991
4992 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4993 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4994 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4995 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4996 index may be a variable of any integer type.
4997
4998 Semantics:
4999 """"""""""
5000
5001 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
5002 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
5003 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
5004 undefined.
5005
5006 Example:
5007 """"""""
5008
5009 .. code-block:: llvm
5010
5011       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
5012
5013 .. _i_shufflevector:
5014
5015 '``shufflevector``' Instruction
5016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5017
5018 Syntax:
5019 """""""
5020
5021 ::
5022
5023       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
5024
5025 Overview:
5026 """""""""
5027
5028 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
5029 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5030 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5031
5032 Arguments:
5033 """"""""""
5034
5035 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5036 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5037 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5038 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5039 same as the element type of the first two operands.
5040
5041 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5042 constant integer or undef values.
5043
5044 Semantics:
5045 """"""""""
5046
5047 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5048 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5049 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5050 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5051 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5052 only one vector.
5053
5054 Example:
5055 """"""""
5056
5057 .. code-block:: llvm
5058
5059       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5060                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5061       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5062                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5063       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5064                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5065       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5066                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5067
5068 Aggregate Operations
5069 --------------------
5070
5071 LLVM supports several instructions for working with
5072 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5073
5074 .. _i_extractvalue:
5075
5076 '``extractvalue``' Instruction
5077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5078
5079 Syntax:
5080 """""""
5081
5082 ::
5083
5084       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5085
5086 Overview:
5087 """""""""
5088
5089 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5090 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5091
5092 Arguments:
5093 """"""""""
5094
5095 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5096 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5097 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5098 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5099
5100 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5101
5102 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5103    omitted and assumed to be zero.
5104 -  At least one index must be specified.
5105 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5106
5107 Semantics:
5108 """"""""""
5109
5110 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5111 the index operands.
5112
5113 Example:
5114 """"""""
5115
5116 .. code-block:: llvm
5117
5118       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5119
5120 .. _i_insertvalue:
5121
5122 '``insertvalue``' Instruction
5123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5124
5125 Syntax:
5126 """""""
5127
5128 ::
5129
5130       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5131
5132 Overview:
5133 """""""""
5134
5135 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5136 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5137
5138 Arguments:
5139 """"""""""
5140
5141 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5142 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5143 a first-class value to insert. The following operands are constant
5144 indices indicating the position at which to insert the value in a
5145 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5146 to insert must have the same type as the value identified by the
5147 indices.
5148
5149 Semantics:
5150 """"""""""
5151
5152 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5153 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5154 indices is that of ``elt``.
5155
5156 Example:
5157 """"""""
5158
5159 .. code-block:: llvm
5160
5161       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5162       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5163       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5164
5165 .. _memoryops:
5166
5167 Memory Access and Addressing Operations
5168 ---------------------------------------
5169
5170 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5171 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5172 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5173 memory in LLVM.
5174
5175 .. _i_alloca:
5176
5177 '``alloca``' Instruction
5178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5179
5180 Syntax:
5181 """""""
5182
5183 ::
5184
5185       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5186
5187 Overview:
5188 """""""""
5189
5190 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5191 currently executing function, to be automatically released when this
5192 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5193 generic address space (address space zero).
5194
5195 Arguments:
5196 """"""""""
5197
5198 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5199 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5200 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5201 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5202 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5203 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5204 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5205 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5206 boundary compatible with the type.
5207
5208 '``type``' may be any sized type.
5209
5210 Semantics:
5211 """"""""""
5212
5213 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5214 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5215 memory is automatically released when the function returns. The
5216 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5217 variables that must have an address available. When the function returns
5218 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5219 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5220 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5221 is not specified.
5222
5223 Example:
5224 """"""""
5225
5226 .. code-block:: llvm
5227
5228       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5229       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5230       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5231       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5232
5233 .. _i_load:
5234
5235 '``load``' Instruction
5236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5237
5238 Syntax:
5239 """""""
5240
5241 ::
5242
5243       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>]
5244       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5245       !<index> = !{ i32 1 }
5246
5247 Overview:
5248 """""""""
5249
5250 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5251
5252 Arguments:
5253 """"""""""
5254
5255 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5256 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5257 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5258 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5259 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5260 operations <volatile>`.
5261
5262 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5263 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5264 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5265 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5266 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5267 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5268 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5269 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5270 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5271 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5272 any defined semantics for atomic loads.
5273
5274 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5275 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5276 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5277 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5278 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5279 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5280 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5281 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5282
5283 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5284 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5285 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5286 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5287 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5288 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5289 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5290
5291 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5292 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5293 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5294 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5295 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5296 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable, 
5297 but it does imply that once the location is known dereferenceable 
5298 its value is henceforth unchanging.  
5299
5300 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5301 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5302 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5303 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5304 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5305 on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5306 to loads of a pointer type.  
5307
5308 Semantics:
5309 """"""""""
5310
5311 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5312 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5313 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5314 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5315 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5316 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5317 written using a store of the same type.
5318
5319 Examples:
5320 """""""""
5321
5322 .. code-block:: llvm
5323
5324       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5325       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5326       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5327
5328 .. _i_store:
5329
5330 '``store``' Instruction
5331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5332
5333 Syntax:
5334 """""""
5335
5336 ::
5337
5338       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5339       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5340
5341 Overview:
5342 """""""""
5343
5344 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5345
5346 Arguments:
5347 """"""""""
5348
5349 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5350 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5351 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5352 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5353 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5354 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5355 operations <volatile>`.
5356
5357 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5358 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5359 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5360 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5361 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5362 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5363 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5364 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5365 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5366 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5367 have any defined semantics for atomic stores.
5368
5369 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5370 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5371 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5372 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5373 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5374 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5375 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5376 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5377
5378 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5379 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5380 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5381 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5382 be reused in the cache. The code generator may select special
5383 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5384 x86.
5385
5386 Semantics:
5387 """"""""""
5388
5389 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5390 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5391 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5392 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5393 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5394 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5395 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5396 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5397
5398 Example:
5399 """"""""
5400
5401 .. code-block:: llvm
5402
5403       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5404       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5405       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5406
5407 .. _i_fence:
5408
5409 '``fence``' Instruction
5410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5411
5412 Syntax:
5413 """""""
5414
5415 ::
5416
5417       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5418
5419 Overview:
5420 """""""""
5421
5422 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5423 between operations.
5424
5425 Arguments:
5426 """"""""""
5427
5428 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5429 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5430 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5431
5432 Semantics:
5433 """"""""""
5434
5435 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5436 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5437 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5438 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5439 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5440 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5441 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5442 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5443 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5444 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5445 *happens-before* edge.
5446
5447 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5448 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5449 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5450
5451 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5452 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5453 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5454
5455 Example:
5456 """"""""
5457
5458 .. code-block:: llvm
5459
5460       fence acquire                          ; yields void
5461       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5462
5463 .. _i_cmpxchg:
5464
5465 '``cmpxchg``' Instruction
5466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5467
5468 Syntax:
5469 """""""
5470
5471 ::
5472
5473       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5474
5475 Overview:
5476 """""""""
5477
5478 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5479 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5480 equal, it tries to store a new value into the memory.
5481
5482 Arguments:
5483 """"""""""
5484
5485 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5486 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5487 address, and a new value to place at that address if the compared values
5488 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5489 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5490 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5491 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5492 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5493 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5494 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5495
5496 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5497 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5498 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5499 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5500 ``release`` or ``acq_rel``.
5501
5502 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5503 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5504 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5505 respect to all other code in the system.
5506
5507 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5508 equal to the size in memory of the operand.
5509
5510 Semantics:
5511 """"""""""
5512
5513 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5514 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5515 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5516 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5517
5518 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5519 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5520 matched.
5521
5522 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5523 if the value loaded equals ``cmp``.
5524
5525 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5526 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5527 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5528
5529 Example:
5530 """"""""
5531
5532 .. code-block:: llvm
5533
5534     entry:
5535       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5536       br label %loop
5537
5538     loop:
5539       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5540       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5541       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5542       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5543       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5544       br i1 %success, label %done, label %loop
5545
5546     done:
5547       ...
5548
5549 .. _i_atomicrmw:
5550
5551 '``atomicrmw``' Instruction
5552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5553
5554 Syntax:
5555 """""""
5556
5557 ::
5558
5559       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5560
5561 Overview:
5562 """""""""
5563
5564 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5565
5566 Arguments:
5567 """"""""""
5568
5569 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5570 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5571 operation. The operation must be one of the following keywords:
5572
5573 -  xchg
5574 -  add
5575 -  sub
5576 -  and
5577 -  nand
5578 -  or
5579 -  xor
5580 -  max
5581 -  min
5582 -  umax
5583 -  umin
5584
5585 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5586 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5587 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5588 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5589 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5590 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5591 operations <volatile>`.
5592
5593 Semantics:
5594 """"""""""
5595
5596 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5597 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5598 value at the location is returned. The modification is specified by the
5599 operation argument:
5600
5601 -  xchg: ``*ptr = val``
5602 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5603 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5604 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5605 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5606 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5607 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5608 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5609 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5610 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5611    comparison)
5612 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5613    comparison)
5614
5615 Example:
5616 """"""""
5617
5618 .. code-block:: llvm
5619
5620       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5621
5622 .. _i_getelementptr:
5623
5624 '``getelementptr``' Instruction
5625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5626
5627 Syntax:
5628 """""""
5629
5630 ::
5631
5632       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5633       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5634       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5635
5636 Overview:
5637 """""""""
5638
5639 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5640 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5641 address calculation only and does not access memory.
5642
5643 Arguments:
5644 """"""""""
5645
5646 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5647 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5648 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5649 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5650 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5651 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5652 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5653 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5654 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5655 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5656 would require loading the pointer before continuing calculation.
5657
5658 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5659 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5660 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5661 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5662 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5663 required to be constant. These integers are treated as signed values
5664 where relevant.
5665
5666 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5667 to LLVM:
5668
5669 .. code-block:: c
5670
5671     struct RT {
5672       char A;
5673       int B[10][20];
5674       char C;
5675     };
5676     struct ST {
5677       int X;
5678       double Y;
5679       struct RT Z;
5680     };
5681
5682     int *foo(struct ST *s) {
5683       return &s[1].Z.B[5][13];
5684     }
5685
5686 The LLVM code generated by Clang is:
5687
5688 .. code-block:: llvm
5689
5690     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5691     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5692
5693     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5694     entry:
5695       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5696       ret i32* %arrayidx
5697     }
5698
5699 Semantics:
5700 """"""""""
5701
5702 In the example above, the first index is indexing into the
5703 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5704 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5705 indexes into the third element of the structure, yielding a
5706 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5707 structure. The third index indexes into the second element of the
5708 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5709 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5710 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5711 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5712
5713 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5714 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5715 for the given testcase is equivalent to:
5716
5717 .. code-block:: llvm
5718
5719     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5720       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5721       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5722       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5723       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5724       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5725       ret i32* %t5
5726     }
5727
5728 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5729 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5730 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5731 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5732 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5733 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5734 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5735 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5736 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5737 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5738
5739 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5740 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5741 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5742 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5743 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5744 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5745 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5746 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5747 information.
5748
5749 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5750 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5751
5752 Example:
5753 """"""""
5754
5755 .. code-block:: llvm
5756
5757         ; yields [12 x i8]*:aptr
5758         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5759         ; yields i8*:vptr
5760         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5761         ; yields i8*:eptr
5762         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5763         ; yields i32*:iptr
5764         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5765
5766 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5767 must be a vector with the same number of elements. For example:
5768
5769 .. code-block:: llvm
5770
5771      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5772
5773 Conversion Operations
5774 ---------------------
5775
5776 The instructions in this category are the conversion instructions
5777 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5778 various bit conversions on the operand.
5779
5780 '``trunc .. to``' Instruction
5781 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5782
5783 Syntax:
5784 """""""
5785
5786 ::
5787
5788       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5789
5790 Overview:
5791 """""""""
5792
5793 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5794
5795 Arguments:
5796 """"""""""
5797
5798 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5799 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5800 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5801 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5802 types are not allowed.
5803
5804 Semantics:
5805 """"""""""
5806
5807 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5808 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5809 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5810 It will always truncate bits.
5811
5812 Example:
5813 """"""""
5814
5815 .. code-block:: llvm
5816
5817       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5818       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5819       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5820       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5821
5822 '``zext .. to``' Instruction
5823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5824
5825 Syntax:
5826 """""""
5827
5828 ::
5829
5830       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5831
5832 Overview:
5833 """""""""
5834
5835 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5836
5837 Arguments:
5838 """"""""""
5839
5840 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5841 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5842 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5843 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5844
5845 Semantics:
5846 """"""""""
5847
5848 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5849 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5850
5851 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5852
5853 Example:
5854 """"""""
5855
5856 .. code-block:: llvm
5857
5858       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5859       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5860       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5861
5862 '``sext .. to``' Instruction
5863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5864
5865 Syntax:
5866 """""""
5867
5868 ::
5869
5870       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5871
5872 Overview:
5873 """""""""
5874
5875 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5876
5877 Arguments:
5878 """"""""""
5879
5880 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5881 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5882 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5883 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5884
5885 Semantics:
5886 """"""""""
5887
5888 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5889 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5890 of the type ``ty2``.
5891
5892 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5893
5894 Example:
5895 """"""""
5896
5897 .. code-block:: llvm
5898
5899       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5900       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5901       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5902
5903 '``fptrunc .. to``' Instruction
5904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5905
5906 Syntax:
5907 """""""
5908
5909 ::
5910
5911       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5912
5913 Overview:
5914 """""""""
5915
5916 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5917
5918 Arguments:
5919 """"""""""
5920
5921 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5922 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5923 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5924 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5925
5926 Semantics:
5927 """"""""""
5928
5929 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5930 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5931 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5932 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5933
5934 Example:
5935 """"""""
5936
5937 .. code-block:: llvm
5938
5939       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5940       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5941
5942 '``fpext .. to``' Instruction
5943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5944
5945 Syntax:
5946 """""""
5947
5948 ::
5949
5950       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5951
5952 Overview:
5953 """""""""
5954
5955 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5956 point value.
5957
5958 Arguments:
5959 """"""""""
5960
5961 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5962 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5963 to. The source type must be smaller than the destination type.
5964
5965 Semantics:
5966 """"""""""
5967
5968 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5969 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5970 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5971 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5972 *no-op cast* for a floating point cast.
5973
5974 Example:
5975 """"""""
5976
5977 .. code-block:: llvm
5978
5979       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5980       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5981
5982 '``fptoui .. to``' Instruction
5983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5984
5985 Syntax:
5986 """""""
5987
5988 ::
5989
5990       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5991
5992 Overview:
5993 """""""""
5994
5995 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5996 integer equivalent of type ``ty2``.
5997
5998 Arguments:
5999 """"""""""
6000
6001 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
6002 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6003 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6004 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6005 type with the same number of elements as ``ty``
6006
6007 Semantics:
6008 """"""""""
6009
6010 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
6011 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6012 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6013 are undefined.
6014
6015 Example:
6016 """"""""
6017
6018 .. code-block:: llvm
6019
6020       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
6021       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
6022       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
6023
6024 '``fptosi .. to``' Instruction
6025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6026
6027 Syntax:
6028 """""""
6029
6030 ::
6031
6032       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6033
6034 Overview:
6035 """""""""
6036
6037 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6038 ``value`` to type ``ty2``.
6039
6040 Arguments:
6041 """"""""""
6042
6043 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6044 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6045 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6046 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6047 type with the same number of elements as ``ty``
6048
6049 Semantics:
6050 """"""""""
6051
6052 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6053 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6054 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6055 are undefined.
6056
6057 Example:
6058 """"""""
6059
6060 .. code-block:: llvm
6061
6062       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6063       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6064       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6065
6066 '``uitofp .. to``' Instruction
6067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6068
6069 Syntax:
6070 """""""
6071
6072 ::
6073
6074       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6075
6076 Overview:
6077 """""""""
6078
6079 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6080 and converts that value to the ``ty2`` type.
6081
6082 Arguments:
6083 """"""""""
6084
6085 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6086 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6087 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6088 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6089 type with the same number of elements as ``ty``
6090
6091 Semantics:
6092 """"""""""
6093
6094 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6095 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6096 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6097 are undefined.
6098
6099 Example:
6100 """"""""
6101
6102 .. code-block:: llvm
6103
6104       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6105       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6106
6107 '``sitofp .. to``' Instruction
6108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6109
6110 Syntax:
6111 """""""
6112
6113 ::
6114
6115       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6116
6117 Overview:
6118 """""""""
6119
6120 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6121 converts that value to the ``ty2`` type.
6122
6123 Arguments:
6124 """"""""""
6125
6126 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6127 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6128 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6129 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6130 type with the same number of elements as ``ty``
6131
6132 Semantics:
6133 """"""""""
6134
6135 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6136 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6137 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6138 undefined.
6139
6140 Example:
6141 """"""""
6142
6143 .. code-block:: llvm
6144
6145       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6146       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6147
6148 .. _i_ptrtoint:
6149
6150 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6152
6153 Syntax:
6154 """""""
6155
6156 ::
6157
6158       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6159
6160 Overview:
6161 """""""""
6162
6163 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6164 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6165
6166 Arguments:
6167 """"""""""
6168
6169 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6170 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6171 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6172 a vector of integers type.
6173
6174 Semantics:
6175 """"""""""
6176
6177 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6178 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6179 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6180 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6181 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6182 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6183 change.
6184
6185 Example:
6186 """"""""
6187
6188 .. code-block:: llvm
6189
6190       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6191       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6192       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6193
6194 .. _i_inttoptr:
6195
6196 '``inttoptr .. to``' Instruction
6197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6198
6199 Syntax:
6200 """""""
6201
6202 ::
6203
6204       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6205
6206 Overview:
6207 """""""""
6208
6209 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6210 pointer type, ``ty2``.
6211
6212 Arguments:
6213 """"""""""
6214
6215 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6216 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6217 type.
6218
6219 Semantics:
6220 """"""""""
6221
6222 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6223 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6224 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6225 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6226 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6227 nothing is done (*no-op cast*).
6228
6229 Example:
6230 """"""""
6231
6232 .. code-block:: llvm
6233
6234       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6235       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6236       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6237       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6238
6239 .. _i_bitcast:
6240
6241 '``bitcast .. to``' Instruction
6242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6243
6244 Syntax:
6245 """""""
6246
6247 ::
6248
6249       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6250
6251 Overview:
6252 """""""""
6253
6254 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6255 changing any bits.
6256
6257 Arguments:
6258 """"""""""
6259
6260 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6261 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6262 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6263 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6264 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6265 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6266 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6267 long as they have the same size).
6268
6269 Semantics:
6270 """"""""""
6271
6272 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6273 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6274 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6275 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6276 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6277 pointers) types with the same address space through this instruction.
6278 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6279 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6280
6281 Example:
6282 """"""""
6283
6284 .. code-block:: llvm
6285
6286       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6287       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6288       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6289       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6290
6291 .. _i_addrspacecast:
6292
6293 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6295
6296 Syntax:
6297 """""""
6298
6299 ::
6300
6301       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6302
6303 Overview:
6304 """""""""
6305
6306 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6307 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6308
6309 Arguments:
6310 """"""""""
6311
6312 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6313 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6314 address space.
6315
6316 Semantics:
6317 """"""""""
6318
6319 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6320 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6321 value modification, depending on the target and the address space
6322 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6323 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6324 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6325 location.
6326
6327 Example:
6328 """"""""
6329
6330 .. code-block:: llvm
6331
6332       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6333       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6334       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6335
6336 .. _otherops:
6337
6338 Other Operations
6339 ----------------
6340
6341 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6342 which defy better classification.
6343
6344 .. _i_icmp:
6345
6346 '``icmp``' Instruction
6347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6348
6349 Syntax:
6350 """""""
6351
6352 ::
6353
6354       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6355
6356 Overview:
6357 """""""""
6358
6359 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6360 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6361 pointer, or pointer vector operands.
6362
6363 Arguments:
6364 """"""""""
6365
6366 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6367 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6368 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6369
6370 #. ``eq``: equal
6371 #. ``ne``: not equal
6372 #. ``ugt``: unsigned greater than
6373 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6374 #. ``ult``: unsigned less than
6375 #. ``ule``: unsigned less or equal
6376 #. ``sgt``: signed greater than
6377 #. ``sge``: signed greater or equal
6378 #. ``slt``: signed less than
6379 #. ``sle``: signed less or equal
6380
6381 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6382 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6383 must also be identical types.
6384
6385 Semantics:
6386 """"""""""
6387
6388 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6389 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6390 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6391
6392 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6393    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6394 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6395    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6396 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6397    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6398 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6399    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6400 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6401    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6402 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6403    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6404 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6405    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6406 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6407    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6408 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6409    if ``op1`` is less than ``op2``.
6410 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6411    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6412
6413 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6414 are compared as if they were integers.
6415
6416 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6417 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6418 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6419
6420 Example:
6421 """"""""
6422
6423 .. code-block:: llvm
6424
6425       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6426       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6427       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6428       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6429       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6430       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6431
6432 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6433 ``icmp`` instruction.
6434
6435 .. _i_fcmp:
6436
6437 '``fcmp``' Instruction
6438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6439
6440 Syntax:
6441 """""""
6442
6443 ::
6444
6445       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6446
6447 Overview:
6448 """""""""
6449
6450 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6451 values based on comparison of its operands.
6452
6453 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6454 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6455
6456 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6457 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6458 compared.
6459
6460 Arguments:
6461 """"""""""
6462
6463 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6464 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6465 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6466
6467 #. ``false``: no comparison, always returns false
6468 #. ``oeq``: ordered and equal
6469 #. ``ogt``: ordered and greater than
6470 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6471 #. ``olt``: ordered and less than
6472 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6473 #. ``one``: ordered and not equal
6474 #. ``ord``: ordered (no nans)
6475 #. ``ueq``: unordered or equal
6476 #. ``ugt``: unordered or greater than
6477 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6478 #. ``ult``: unordered or less than
6479 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6480 #. ``une``: unordered or not equal
6481 #. ``uno``: unordered (either nans)
6482 #. ``true``: no comparison, always returns true
6483
6484 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6485 that either operand may be a QNAN.
6486
6487 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6488 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6489 type. They must have identical types.
6490
6491 Semantics:
6492 """"""""""
6493
6494 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6495 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6496 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6497 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6498
6499 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6500 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6501    is equal to ``op2``.
6502 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6503    is greater than ``op2``.
6504 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6505    is greater than or equal to ``op2``.
6506 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6507    is less than ``op2``.
6508 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6509    is less than or equal to ``op2``.
6510 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6511    is not equal to ``op2``.
6512 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6513 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6514    equal to ``op2``.
6515 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6516    greater than ``op2``.
6517 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6518    greater than or equal to ``op2``.
6519 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6520    less than ``op2``.
6521 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6522    less than or equal to ``op2``.
6523 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6524    not equal to ``op2``.
6525 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6526 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6527
6528 Example:
6529 """"""""
6530
6531 .. code-block:: llvm
6532
6533       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6534       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6535       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6536       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6537
6538 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6539 ``fcmp`` instruction.
6540
6541 .. _i_phi:
6542
6543 '``phi``' Instruction
6544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6545
6546 Syntax:
6547 """""""
6548
6549 ::
6550
6551       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6552
6553 Overview:
6554 """""""""
6555
6556 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6557 graph representing the function.
6558
6559 Arguments:
6560 """"""""""
6561
6562 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6563 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6564 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6565 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6566 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6567 label arguments.
6568
6569 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6570 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6571 block.
6572
6573 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6574 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6575 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6576 instruction's return value on the same edge).
6577
6578 Semantics:
6579 """"""""""
6580
6581 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6582 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6583 executed just prior to the current block.
6584
6585 Example:
6586 """"""""
6587
6588 .. code-block:: llvm
6589
6590     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6591       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6592       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6593       br label %Loop
6594
6595 .. _i_select:
6596
6597 '``select``' Instruction
6598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6599
6600 Syntax:
6601 """""""
6602
6603 ::
6604
6605       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6606
6607       selty is either i1 or {<N x i1>}
6608
6609 Overview:
6610 """""""""
6611
6612 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6613 condition, without IR-level branching.
6614
6615 Arguments:
6616 """"""""""
6617
6618 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6619 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6620 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6621 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6622 elements.
6623
6624 Semantics:
6625 """"""""""
6626
6627 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6628 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6629 argument.
6630
6631 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6632 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6633
6634 Example:
6635 """"""""
6636
6637 .. code-block:: llvm
6638
6639       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6640
6641 .. _i_call:
6642
6643 '``call``' Instruction
6644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6645
6646 Syntax:
6647 """""""
6648
6649 ::
6650
6651       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6652
6653 Overview:
6654 """""""""
6655
6656 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6657
6658 Arguments:
6659 """"""""""
6660
6661 This instruction requires several arguments:
6662
6663 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6664    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6665    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6666    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6667    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6668
6669    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6670       recursive cycle in the call graph.
6671    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6672       forwarded in place.
6673
6674    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6675    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6676    rules:
6677
6678    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6679      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6680    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6681      produced by the call or void.
6682    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6683      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6684      in address space.
6685    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6686    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6687      returned, and inalloca, must match.
6688    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
6689      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
6690      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
6691
6692    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6693    the following conditions are met:
6694
6695    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6696    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6697       uses value of call or is void).
6698    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6699       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6700    -  `Platform-specific constraints are
6701       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6702
6703 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6704    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6705    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6706    calling convention of the call must match the calling convention of
6707    the target function, or else the behavior is undefined.
6708 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6709    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6710    are valid here.
6711 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6712    type of the return value. Functions that return no value are marked
6713    ``void``.
6714 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6715    being invoked. The argument types must match the types implied by
6716    this signature. This type can be omitted if the function is not
6717    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6718    function.
6719 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6720    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6721    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6722    to function value.
6723 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6724    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6725    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6726    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6727    extra arguments can be specified.
6728 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6729    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6730    attributes are valid here.
6731
6732 Semantics:
6733 """"""""""
6734
6735 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6736 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6737 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6738 flow continues with the instruction after the function call, and the
6739 return value of the function is bound to the result argument.
6740
6741 Example:
6742 """"""""
6743
6744 .. code-block:: llvm
6745
6746       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6747       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6748       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6749       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6750       call void %foo(i8 97 signext)
6751
6752       %struct.A = type { i32, i8 }
6753       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6754       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6755       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6756       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6757       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6758
6759 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6760 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6761 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6762 This is something we'd like to change in the future to provide better
6763 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6764
6765 .. _i_va_arg:
6766
6767 '``va_arg``' Instruction
6768 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6769
6770 Syntax:
6771 """""""
6772
6773 ::
6774
6775       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6776
6777 Overview:
6778 """""""""
6779
6780 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6781 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6782 the ``va_arg`` macro in C.
6783
6784 Arguments:
6785 """"""""""
6786
6787 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6788 argument. It returns a value of the specified argument type and
6789 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6790 type of ``va_list`` is target specific.
6791
6792 Semantics:
6793 """"""""""
6794
6795 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6796 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6797 the next argument. For more information, see the variable argument
6798 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6799
6800 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6801 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6802 function.
6803
6804 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6805 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6806
6807 Example:
6808 """"""""
6809
6810 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6811
6812 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6813 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6814 types on any target.
6815
6816 .. _i_landingpad:
6817
6818 '``landingpad``' Instruction
6819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6820
6821 Syntax:
6822 """""""
6823
6824 ::
6825
6826       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6827       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6828
6829       <clause> := catch <type> <value>
6830       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6831
6832 Overview:
6833 """""""""
6834
6835 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6836 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6837 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6838 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6839 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6840 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6841
6842 Arguments:
6843 """"""""""
6844
6845 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6846 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6847 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6848
6849 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6850 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6851 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6852 clause takes an array constant as its argument. Use
6853 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6854 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6855 the ``cleanup`` flag.
6856
6857 Semantics:
6858 """"""""""
6859
6860 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6861 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6862 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6863 calling conventions, how the personality function results are
6864 represented in LLVM IR is target specific.
6865
6866 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6867 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6868 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6869 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6870 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6871 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6872 unwinding continues further up the call stack.
6873
6874 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6875
6876 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6877    of an '``invoke``' instruction.
6878 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6879    first non-PHI instruction.
6880 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6881    pad block.
6882 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6883    '``landingpad``' instruction.
6884 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6885    personality function.
6886
6887 Example:
6888 """"""""
6889
6890 .. code-block:: llvm
6891
6892       ;; A landing pad which can catch an integer.
6893       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6894                catch i8** @_ZTIi
6895       ;; A landing pad that is a cleanup.
6896       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6897                cleanup
6898       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6899       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6900                catch i8** @_ZTIi
6901                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6902
6903 .. _intrinsics:
6904
6905 Intrinsic Functions
6906 ===================
6907
6908 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6909 have well known names and semantics and are required to follow certain
6910 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6911 for the LLVM language that does not require changing all of the
6912 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6913 reader/writer, the parser, etc...).
6914
6915 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6916 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6917 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6918 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6919 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6920 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6921 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6922 are added that they be documented here.
6923
6924 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6925 represents a family of functions that perform the same operation but on
6926 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6927 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6928 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6929 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6930 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6931 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6932 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6933 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6934 argument or the result.
6935
6936 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6937 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6938 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6939 whose type is matched against another type do not. For example, the
6940 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6941 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6942 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6943 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6944 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6945 type is matched against the return type, it does not require its own
6946 name suffix.
6947
6948 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6949 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6950
6951 .. _int_varargs:
6952
6953 Variable Argument Handling Intrinsics
6954 -------------------------------------
6955
6956 Variable argument support is defined in LLVM with the
6957 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6958 functions. These functions are related to the similarly named macros
6959 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6960
6961 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6962 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6963 does not define what this type is, so all transformations should be
6964 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6965
6966 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6967 variable argument handling intrinsic functions are used.
6968
6969 .. code-block:: llvm
6970
6971     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
6972     ; it is merely an i8*.
6973     %struct.va_list = type { i8* }
6974
6975     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
6976     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
6977
6978     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6979       ; Initialize variable argument processing
6980       %ap = alloca %struct.va_list
6981       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
6982       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6983
6984       ; Read a single integer argument
6985       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
6986
6987       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6988       %aq = alloca i8*
6989       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6990       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6991       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6992
6993       ; Stop processing of arguments.
6994       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6995       ret i32 %tmp
6996     }
6997
6998     declare void @llvm.va_start(i8*)
6999     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
7000     declare void @llvm.va_end(i8*)
7001
7002 .. _int_va_start:
7003
7004 '``llvm.va_start``' Intrinsic
7005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7006
7007 Syntax:
7008 """""""
7009
7010 ::
7011
7012       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
7013
7014 Overview:
7015 """""""""
7016
7017 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
7018 subsequent use by ``va_arg``.
7019
7020 Arguments:
7021 """"""""""
7022
7023 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7024
7025 Semantics:
7026 """"""""""
7027
7028 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
7029 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7030 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7031 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7032 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7033 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7034 that out.
7035
7036 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7038
7039 Syntax:
7040 """""""
7041
7042 ::
7043
7044       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7045
7046 Overview:
7047 """""""""
7048
7049 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7050 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7051
7052 Arguments:
7053 """"""""""
7054
7055 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7056
7057 Semantics:
7058 """"""""""
7059
7060 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7061 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7062 element to which the argument points. Calls to
7063 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7064 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7065 ``llvm.va_end``.
7066
7067 .. _int_va_copy:
7068
7069 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7071
7072 Syntax:
7073 """""""
7074
7075 ::
7076
7077       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7078
7079 Overview:
7080 """""""""
7081
7082 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7083 from the source argument list to the destination argument list.
7084
7085 Arguments:
7086 """"""""""
7087
7088 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7089 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7090
7091 Semantics:
7092 """"""""""
7093
7094 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7095 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7096 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7097 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7098 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7099
7100 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7101 --------------------------------------
7102
7103 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7104 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
7105 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7106 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7107 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7108 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
7109 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7110 details, see `Accurate Garbage Collection with
7111 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7112
7113 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
7114 address space (address space zero).
7115
7116 .. _int_gcroot:
7117
7118 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7120
7121 Syntax:
7122 """""""
7123
7124 ::
7125
7126       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7127
7128 Overview:
7129 """""""""
7130
7131 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7132 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7133
7134 Arguments:
7135 """"""""""
7136
7137 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7138 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7139 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7140 root.
7141
7142 Semantics:
7143 """"""""""
7144
7145 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7146 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7147 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7148 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7149 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7150
7151 .. _int_gcread:
7152
7153 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7155
7156 Syntax:
7157 """""""
7158
7159 ::
7160
7161       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7162
7163 Overview:
7164 """""""""
7165
7166 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7167 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7168 barriers.
7169
7170 Arguments:
7171 """"""""""
7172
7173 The second argument is the address to read from, which should be an
7174 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7175 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7176 runtime (otherwise null).
7177
7178 Semantics:
7179 """"""""""
7180
7181 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7182 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7183 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7184 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7185 algorithm <gc>`.
7186
7187 .. _int_gcwrite:
7188
7189 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7191
7192 Syntax:
7193 """""""
7194
7195 ::
7196
7197       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7198
7199 Overview:
7200 """""""""
7201
7202 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7203 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7204 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7205
7206 Arguments:
7207 """"""""""
7208
7209 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7210 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7211 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7212 object, Obj may be null.
7213
7214 Semantics:
7215 """"""""""
7216
7217 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7218 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7219 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7220 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7221 algorithm <gc>`.
7222
7223 Code Generator Intrinsics
7224 -------------------------
7225
7226 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7227 may only be implemented with code generator support.
7228
7229 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7231
7232 Syntax:
7233 """""""
7234
7235 ::
7236
7237       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7238
7239 Overview:
7240 """""""""
7241
7242 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7243 target-specific value indicating the return address of the current
7244 function or one of its callers.
7245
7246 Arguments:
7247 """"""""""
7248
7249 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7250 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7251 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7252 value.
7253
7254 Semantics:
7255 """"""""""
7256
7257 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7258 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7259 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7260 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7261 used for debugging purposes.
7262
7263 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7264 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7265 of the obvious source-language caller.
7266
7267 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7269
7270 Syntax:
7271 """""""
7272
7273 ::
7274
7275       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7276
7277 Overview:
7278 """""""""
7279
7280 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7281 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7282
7283 Arguments:
7284 """"""""""
7285
7286 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7287 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7288 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7289 value.
7290
7291 Semantics:
7292 """"""""""
7293
7294 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7295 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7296 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7297 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7298 used for debugging purposes.
7299
7300 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7301 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7302 of the obvious source-language caller.
7303
7304 '``llvm.frameallocate``' and '``llvm.framerecover``' Intrinsics
7305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7306
7307 Syntax:
7308 """""""
7309
7310 ::
7311
7312       declare i8* @llvm.frameallocate(i32 %size)
7313       declare i8* @llvm.framerecover(i8* %func, i8* %fp)
7314
7315 Overview:
7316 """""""""
7317
7318 The '``llvm.frameallocate``' intrinsic allocates stack memory at some fixed
7319 offset from the frame pointer, and the '``llvm.framerecover``'
7320 intrinsic applies that offset to a live frame pointer to recover the address of
7321 the allocation. The offset is computed during frame layout of the caller of
7322 ``llvm.frameallocate``.
7323
7324 Arguments:
7325 """"""""""
7326
7327 The ``size`` argument to '``llvm.frameallocate``' must be a constant integer
7328 indicating the amount of stack memory to allocate. As with allocas, allocating
7329 zero bytes is legal, but the result is undefined.
7330
7331 The ``func`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a constant
7332 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
7333 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
7334 other modules.
7335
7336 The ``fp`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a frame
7337 pointer of a call frame that is currently live. The return value of
7338 '``llvm.frameaddress``' is one way to produce such a value, but most platforms
7339 also expose the frame pointer through stack unwinding mechanisms.
7340
7341 Semantics:
7342 """"""""""
7343
7344 These intrinsics allow a group of functions to access one stack memory
7345 allocation in an ancestor stack frame. The memory returned from
7346 '``llvm.frameallocate``' may be allocated prior to stack realignment, so the
7347 memory is only aligned to the ABI-required stack alignment.  Each function may
7348 only call '``llvm.frameallocate``' one or zero times from the function entry
7349 block.  The frame allocation intrinsic inhibits inlining, as any frame
7350 allocations in the inlined function frame are likely to be at a different
7351 offset from the one used by '``llvm.framerecover``' called with the
7352 uninlined function.
7353
7354 .. _int_read_register:
7355 .. _int_write_register:
7356
7357 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7359
7360 Syntax:
7361 """""""
7362
7363 ::
7364
7365       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7366       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7367       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7368       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7369       !0 = !{!"sp\00"}
7370
7371 Overview:
7372 """""""""
7373
7374 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7375 provides access to the named register. The register must be valid on
7376 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7377 with the register being read.
7378
7379 Semantics:
7380 """"""""""
7381
7382 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7383 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7384 the current value of the register, where possible.
7385
7386 This is useful to implement named register global variables that need
7387 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7388 bare-metal programs including OS kernels.
7389
7390 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7391 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7392 allocatable registers are not supported.
7393
7394 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7395 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7396 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7397 registers.
7398
7399 .. _int_stacksave:
7400
7401 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7403
7404 Syntax:
7405 """""""
7406
7407 ::
7408
7409       declare i8* @llvm.stacksave()
7410
7411 Overview:
7412 """""""""
7413
7414 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7415 of the function stack, for use with
7416 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7417 implementing language features like scoped automatic variable sized
7418 arrays in C99.
7419
7420 Semantics:
7421 """"""""""
7422
7423 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7424 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7425 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7426 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7427 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7428 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7429 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7430
7431 .. _int_stackrestore:
7432
7433 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7435
7436 Syntax:
7437 """""""
7438
7439 ::
7440
7441       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7442
7443 Overview:
7444 """""""""
7445
7446 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7447 the function stack to the state it was in when the corresponding
7448 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7449 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7450 sized arrays in C99.
7451
7452 Semantics:
7453 """"""""""
7454
7455 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7456
7457 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7459
7460 Syntax:
7461 """""""
7462
7463 ::
7464
7465       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7466
7467 Overview:
7468 """""""""
7469
7470 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7471 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7472 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7473 its performance characteristics.
7474
7475 Arguments:
7476 """"""""""
7477
7478 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7479 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7480 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7481 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7482 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7483 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7484 arguments must be constant integers.
7485
7486 Semantics:
7487 """"""""""
7488
7489 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7490 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7491 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7492 the processor cache for better performance.
7493
7494 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7496
7497 Syntax:
7498 """""""
7499
7500 ::
7501
7502       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7503
7504 Overview:
7505 """""""""
7506
7507 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7508 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7509 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7510 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7511 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7512 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7513 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7514 allow correlations of simulation runs.
7515
7516 Arguments:
7517 """"""""""
7518
7519 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7520
7521 Semantics:
7522 """"""""""
7523
7524 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7525 that do not support this intrinsic may ignore it.
7526
7527 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7529
7530 Syntax:
7531 """""""
7532
7533 ::
7534
7535       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7536
7537 Overview:
7538 """""""""
7539
7540 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7541 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7542 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7543 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7544 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7545 timings.
7546
7547 Semantics:
7548 """"""""""
7549
7550 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7551 memory. Implementations are allowed to either return a application
7552 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7553 is lowered to a constant 0.
7554
7555 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7556 running at and the host platform.
7557
7558 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7560
7561 Syntax:
7562 """""""
7563
7564 ::
7565
7566       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7567
7568 Overview:
7569 """""""""
7570
7571 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7572 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7573 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7574 flushes the instruction cache.
7575
7576 Semantics:
7577 """"""""""
7578
7579 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7580 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7581 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7582 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7583 privileges.
7584
7585 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7586 time library.
7587
7588 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7589 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7590
7591 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
7592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7593
7594 Syntax:
7595 """""""
7596
7597 ::
7598
7599       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
7600                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
7601
7602 Overview:
7603 """""""""
7604
7605 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
7606 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
7607 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
7608 program at runtime.
7609
7610 Arguments:
7611 """"""""""
7612
7613 The first argument is a pointer to a global variable containing the
7614 name of the entity being instrumented. This should generally be the
7615 (mangled) function name for a set of counters.
7616
7617 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
7618 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
7619 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
7620 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
7621 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
7622
7623 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
7624 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
7625
7626 Semantics:
7627 """"""""""
7628
7629 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
7630 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
7631 structures and the code to increment the appropriate value, in a
7632 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
7633 the ``llvm-profdata`` tool.
7634
7635 Standard C Library Intrinsics
7636 -----------------------------
7637
7638 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7639 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7640 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7641 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7642
7643 .. _int_memcpy:
7644
7645 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7647
7648 Syntax:
7649 """""""
7650
7651 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7652 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7653 support all bit widths however.
7654
7655 ::
7656
7657       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7658                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7659       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7660                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7661
7662 Overview:
7663 """""""""
7664
7665 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7666 source location to the destination location.
7667
7668 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7669 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7670 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7671
7672 Arguments:
7673 """"""""""
7674
7675 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7676 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7677 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7678 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7679 boolean indicating a volatile access.
7680
7681 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7682 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7683 are aligned to that boundary.
7684
7685 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7686 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7687 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7688
7689 Semantics:
7690 """"""""""
7691
7692 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7693 source location to the destination location, which are not allowed to
7694 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7695 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7696 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7697
7698 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7700
7701 Syntax:
7702 """""""
7703
7704 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7705 bit width and for different address space. Not all targets support all
7706 bit widths however.
7707
7708 ::
7709
7710       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7711                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7712       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7713                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7714
7715 Overview:
7716 """""""""
7717
7718 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7719 source location to the destination location. It is similar to the
7720 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7721 overlap.
7722
7723 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7724 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7725 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7726
7727 Arguments:
7728 """"""""""
7729
7730 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7731 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7732 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7733 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7734 boolean indicating a volatile access.
7735
7736 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7737 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7738 aligned to that boundary.
7739
7740 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7741 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7742 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7743
7744 Semantics:
7745 """"""""""
7746
7747 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7748 source location to the destination location, which may overlap. It
7749 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7750 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7751 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7752
7753 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7755
7756 Syntax:
7757 """""""
7758
7759 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7760 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7761 support all bit widths.
7762
7763 ::
7764
7765       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7766                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7767       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7768                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7769
7770 Overview:
7771 """""""""
7772
7773 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7774 particular byte value.
7775
7776 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7777 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7778 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7779
7780 Arguments:
7781 """"""""""
7782
7783 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7784 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7785 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7786 argument is the known alignment of the destination location.
7787
7788 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7789 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7790 that boundary.
7791
7792 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7793 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7794 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7795
7796 Semantics:
7797 """"""""""
7798
7799 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7800 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7801 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7802 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7803
7804 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7806
7807 Syntax:
7808 """""""
7809
7810 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7811 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7812 all types however.
7813
7814 ::
7815
7816       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7817       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7818       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7819       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7820       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7821
7822 Overview:
7823 """""""""
7824
7825 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7826 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7827 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7828 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7829 because there is no need to worry about errno being set).
7830 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7831
7832 Arguments:
7833 """"""""""
7834
7835 The argument and return value are floating point numbers of the same
7836 type.
7837
7838 Semantics:
7839 """"""""""
7840
7841 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7842 nonnegative floating point number.
7843
7844 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7845 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7846
7847 Syntax:
7848 """""""
7849
7850 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7851 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7852 all types however.
7853
7854 ::
7855
7856       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7857       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7858       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7859       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7860       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7861
7862 Overview:
7863 """""""""
7864
7865 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7866 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7867 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7868 used, the second argument remains a scalar integer value.
7869
7870 Arguments:
7871 """"""""""
7872
7873 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7874 raise to that power.
7875
7876 Semantics:
7877 """"""""""
7878
7879 This function returns the first value raised to the second power with an
7880 unspecified sequence of rounding operations.
7881
7882 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7884
7885 Syntax:
7886 """""""
7887
7888 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7889 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7890 all types however.
7891
7892 ::
7893
7894       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7895       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7896       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7897       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7898       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7899
7900 Overview:
7901 """""""""
7902
7903 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7904
7905 Arguments:
7906 """"""""""
7907
7908 The argument and return value are floating point numbers of the same
7909 type.
7910
7911 Semantics:
7912 """"""""""
7913
7914 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7915 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7916 conditions in the same way.
7917
7918 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7919 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7920
7921 Syntax:
7922 """""""
7923
7924 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7925 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7926 all types however.
7927
7928 ::
7929
7930       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7931       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7932       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7933       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7934       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7935
7936 Overview:
7937 """""""""
7938
7939 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7940
7941 Arguments:
7942 """"""""""
7943
7944 The argument and return value are floating point numbers of the same
7945 type.
7946
7947 Semantics:
7948 """"""""""
7949
7950 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7951 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7952 conditions in the same way.
7953
7954 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7956
7957 Syntax:
7958 """""""
7959
7960 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7961 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7962 all types however.
7963
7964 ::
7965
7966       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7967       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7968       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7969       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7970       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7971
7972 Overview:
7973 """""""""
7974
7975 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7976 specified (positive or negative) power.
7977
7978 Arguments:
7979 """"""""""
7980
7981 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7982 to raise to that power.
7983
7984 Semantics:
7985 """"""""""
7986
7987 This function returns the first value raised to the second power,
7988 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7989 handles error conditions in the same way.
7990
7991 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7993
7994 Syntax:
7995 """""""
7996
7997 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7998 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7999 all types however.
8000
8001 ::
8002
8003       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
8004       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
8005       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
8006       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
8007       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8008
8009 Overview:
8010 """""""""
8011
8012 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
8013
8014 Arguments:
8015 """"""""""
8016
8017 The argument and return value are floating point numbers of the same
8018 type.
8019
8020 Semantics:
8021 """"""""""
8022
8023 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
8024 would, and handles error conditions in the same way.
8025
8026 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
8027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8028
8029 Syntax:
8030 """""""
8031
8032 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
8033 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8034 all types however.
8035
8036 ::
8037
8038       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
8039       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
8040       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
8041       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
8042       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8043
8044 Overview:
8045 """""""""
8046
8047 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
8048
8049 Arguments:
8050 """"""""""
8051
8052 The argument and return value are floating point numbers of the same
8053 type.
8054
8055 Semantics:
8056 """"""""""
8057
8058 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
8059 would, and handles error conditions in the same way.
8060
8061 '``llvm.log.*``' Intrinsic
8062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8063
8064 Syntax:
8065 """""""
8066
8067 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
8068 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8069 all types however.
8070
8071 ::
8072
8073       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
8074       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
8075       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
8076       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
8077       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8078
8079 Overview:
8080 """""""""
8081
8082 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8083
8084 Arguments:
8085 """"""""""
8086
8087 The argument and return value are floating point numbers of the same
8088 type.
8089
8090 Semantics:
8091 """"""""""
8092
8093 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8094 would, and handles error conditions in the same way.
8095
8096 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8098
8099 Syntax:
8100 """""""
8101
8102 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8103 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8104 all types however.
8105
8106 ::
8107
8108       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8109       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8110       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8111       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8112       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8113
8114 Overview:
8115 """""""""
8116
8117 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8118
8119 Arguments:
8120 """"""""""
8121
8122 The argument and return value are floating point numbers of the same
8123 type.
8124
8125 Semantics:
8126 """"""""""
8127
8128 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8129 would, and handles error conditions in the same way.
8130
8131 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8133
8134 Syntax:
8135 """""""
8136
8137 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8138 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8139 all types however.
8140
8141 ::
8142
8143       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8144       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8145       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8146       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8147       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8148
8149 Overview:
8150 """""""""
8151
8152 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8153
8154 Arguments:
8155 """"""""""
8156
8157 The argument and return value are floating point numbers of the same
8158 type.
8159
8160 Semantics:
8161 """"""""""
8162
8163 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8164 would, and handles error conditions in the same way.
8165
8166 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8168
8169 Syntax:
8170 """""""
8171
8172 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8173 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8174 all types however.
8175
8176 ::
8177
8178       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8179       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8180       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8181       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8182       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8183
8184 Overview:
8185 """""""""
8186
8187 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8188 operation.
8189
8190 Arguments:
8191 """"""""""
8192
8193 The argument and return value are floating point numbers of the same
8194 type.
8195
8196 Semantics:
8197 """"""""""
8198
8199 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8200 would, and does not set errno.
8201
8202 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8204
8205 Syntax:
8206 """""""
8207
8208 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8209 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8210 all types however.
8211
8212 ::
8213
8214       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8215       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8216       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8217       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8218       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8219
8220 Overview:
8221 """""""""
8222
8223 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8224 operand.
8225
8226 Arguments:
8227 """"""""""
8228
8229 The argument and return value are floating point numbers of the same
8230 type.
8231
8232 Semantics:
8233 """"""""""
8234
8235 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8236 would, and handles error conditions in the same way.
8237
8238 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8240
8241 Syntax:
8242 """""""
8243
8244 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8245 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8246 all types however.
8247
8248 ::
8249
8250       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8251       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8252       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8253       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8254       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8255
8256 Overview:
8257 """""""""
8258
8259 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8260 arguments.
8261
8262
8263 Arguments:
8264 """"""""""
8265
8266 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8267 type.
8268
8269 Semantics:
8270 """"""""""
8271
8272 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8273 fmin.
8274
8275 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8276 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8277 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8278 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8279
8280 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8282
8283 Syntax:
8284 """""""
8285
8286 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8287 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8288 all types however.
8289
8290 ::
8291
8292       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8293       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8294       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8295       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8296       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8297
8298 Overview:
8299 """""""""
8300
8301 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8302 arguments.
8303
8304
8305 Arguments:
8306 """"""""""
8307
8308 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8309 type.
8310
8311 Semantics:
8312 """"""""""
8313 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8314 fmax.
8315
8316 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8317 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8318 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8319 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8320
8321 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8323
8324 Syntax:
8325 """""""
8326
8327 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8328 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8329 all types however.
8330
8331 ::
8332
8333       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8334       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8335       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8336       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8337       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8338
8339 Overview:
8340 """""""""
8341
8342 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8343 first operand and the sign of the second operand.
8344
8345 Arguments:
8346 """"""""""
8347
8348 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8349 type.
8350
8351 Semantics:
8352 """"""""""
8353
8354 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8355 functions would, and handles error conditions in the same way.
8356
8357 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8359
8360 Syntax:
8361 """""""
8362
8363 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8364 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8365 all types however.
8366
8367 ::
8368
8369       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8370       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8371       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8372       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8373       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8374
8375 Overview:
8376 """""""""
8377
8378 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8379
8380 Arguments:
8381 """"""""""
8382
8383 The argument and return value are floating point numbers of the same
8384 type.
8385
8386 Semantics:
8387 """"""""""
8388
8389 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8390 would, and handles error conditions in the same way.
8391
8392 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8394
8395 Syntax:
8396 """""""
8397
8398 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8399 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8400 all types however.
8401
8402 ::
8403
8404       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8405       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8406       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8407       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8408       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8409
8410 Overview:
8411 """""""""
8412
8413 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8414
8415 Arguments:
8416 """"""""""
8417
8418 The argument and return value are floating point numbers of the same
8419 type.
8420
8421 Semantics:
8422 """"""""""
8423
8424 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8425 would, and handles error conditions in the same way.
8426
8427 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8428 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8429
8430 Syntax:
8431 """""""
8432
8433 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8434 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8435 all types however.
8436
8437 ::
8438
8439       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8440       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8441       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8442       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8443       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8444
8445 Overview:
8446 """""""""
8447
8448 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8449 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8450
8451 Arguments:
8452 """"""""""
8453
8454 The argument and return value are floating point numbers of the same
8455 type.
8456
8457 Semantics:
8458 """"""""""
8459
8460 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8461 would, and handles error conditions in the same way.
8462
8463 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8465
8466 Syntax:
8467 """""""
8468
8469 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8470 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8471 all types however.
8472
8473 ::
8474
8475       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8476       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8477       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8478       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8479       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8480
8481 Overview:
8482 """""""""
8483
8484 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8485 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8486 operand isn't an integer.
8487
8488 Arguments:
8489 """"""""""
8490
8491 The argument and return value are floating point numbers of the same
8492 type.
8493
8494 Semantics:
8495 """"""""""
8496
8497 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8498 would, and handles error conditions in the same way.
8499
8500 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8502
8503 Syntax:
8504 """""""
8505
8506 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8507 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8508 all types however.
8509
8510 ::
8511
8512       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8513       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8514       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8515       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8516       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8517
8518 Overview:
8519 """""""""
8520
8521 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8522 nearest integer.
8523
8524 Arguments:
8525 """"""""""
8526
8527 The argument and return value are floating point numbers of the same
8528 type.
8529
8530 Semantics:
8531 """"""""""
8532
8533 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8534 functions would, and handles error conditions in the same way.
8535
8536 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8538
8539 Syntax:
8540 """""""
8541
8542 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8543 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8544 all types however.
8545
8546 ::
8547
8548       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8549       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8550       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8551       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8552       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8553
8554 Overview:
8555 """""""""
8556
8557 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8558 nearest integer.
8559
8560 Arguments:
8561 """"""""""
8562
8563 The argument and return value are floating point numbers of the same
8564 type.
8565
8566 Semantics:
8567 """"""""""
8568
8569 This function returns the same values as the libm ``round``
8570 functions would, and handles error conditions in the same way.
8571
8572 Bit Manipulation Intrinsics
8573 ---------------------------
8574
8575 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8576 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8577
8578 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8580
8581 Syntax:
8582 """""""
8583
8584 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8585 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8586
8587 ::
8588
8589       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8590       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8591       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8592
8593 Overview:
8594 """""""""
8595
8596 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8597 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8598 These are useful for performing operations on data that is not in the
8599 target's native byte order.
8600
8601 Semantics:
8602 """"""""""
8603
8604 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8605 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8606 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8607 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8608 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8609 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8610 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8611 respectively).
8612
8613 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8615
8616 Syntax:
8617 """""""
8618
8619 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8620 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8621 support all bit widths or vector types, however.
8622
8623 ::
8624
8625       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8626       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8627       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8628       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8629       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8630       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8631
8632 Overview:
8633 """""""""
8634
8635 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8636 in a value.
8637
8638 Arguments:
8639 """"""""""
8640
8641 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8642 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8643 match the argument type.
8644
8645 Semantics:
8646 """"""""""
8647
8648 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8649 each element of a vector.
8650
8651 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8653
8654 Syntax:
8655 """""""
8656
8657 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8658 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8659 targets support all bit widths or vector types, however.
8660
8661 ::
8662
8663       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8664       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8665       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8666       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8667       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8668       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8669
8670 Overview:
8671 """""""""
8672
8673 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8674 leading zeros in a variable.
8675
8676 Arguments:
8677 """"""""""
8678
8679 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8680 any integer type, or a vector with integer element type. The return
8681 type must match the first argument type.
8682
8683 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8684 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8685 defined result. Historically some architectures did not provide a
8686 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8687 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8688
8689 Semantics:
8690 """"""""""
8691
8692 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8693 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8694 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8695 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8696 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8697
8698 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8700
8701 Syntax:
8702 """""""
8703
8704 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8705 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8706 support all bit widths or vector types, however.
8707
8708 ::
8709
8710       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8711       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8712       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8713       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8714       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8715       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8716
8717 Overview:
8718 """""""""
8719
8720 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8721 trailing zeros.
8722
8723 Arguments:
8724 """"""""""
8725
8726 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8727 any integer type, or a vector with integer element type. The return
8728 type must match the first argument type.
8729
8730 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8731 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8732 defined result. Historically some architectures did not provide a
8733 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8734 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8735
8736 Semantics:
8737 """"""""""
8738
8739 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8740 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8741 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8742 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8743 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8744
8745 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8746 -----------------------------------
8747
8748 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8749
8750 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8752
8753 Syntax:
8754 """""""
8755
8756 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8757 on any integer bit width.
8758
8759 ::
8760
8761       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8762       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8763       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8764
8765 Overview:
8766 """""""""
8767
8768 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8769 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8770 occurred during the signed summation.
8771
8772 Arguments:
8773 """"""""""
8774
8775 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8776 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8777 bit width. The second element of the result structure must be of type
8778 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8779 addition.
8780
8781 Semantics:
8782 """"""""""
8783
8784 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8785 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8786 first element of which is the signed summation, and the second element
8787 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8788 overflow.
8789
8790 Examples:
8791 """""""""
8792
8793 .. code-block:: llvm
8794
8795       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8796       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8797       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8798       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8799
8800 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8802
8803 Syntax:
8804 """""""
8805
8806 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8807 on any integer bit width.
8808
8809 ::
8810
8811       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8812       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8813       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8814
8815 Overview:
8816 """""""""
8817
8818 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8819 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8820 occurred during the unsigned summation.
8821
8822 Arguments:
8823 """"""""""
8824
8825 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8826 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8827 bit width. The second element of the result structure must be of type
8828 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8829 addition.
8830
8831 Semantics:
8832 """"""""""
8833
8834 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8835 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8836 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8837 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8838
8839 Examples:
8840 """""""""
8841
8842 .. code-block:: llvm
8843
8844       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8845       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8846       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8847       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8848
8849 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8851
8852 Syntax:
8853 """""""
8854
8855 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8856 on any integer bit width.
8857
8858 ::
8859
8860       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8861       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8862       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8863
8864 Overview:
8865 """""""""
8866
8867 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8868 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8869 overflow occurred during the signed subtraction.
8870
8871 Arguments:
8872 """"""""""
8873
8874 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8875 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8876 bit width. The second element of the result structure must be of type
8877 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8878 subtraction.
8879
8880 Semantics:
8881 """"""""""
8882
8883 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8884 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8885 first element of which is the subtraction, and the second element of
8886 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8887 overflow.
8888
8889 Examples:
8890 """""""""
8891
8892 .. code-block:: llvm
8893
8894       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8895       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8896       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8897       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8898
8899 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8901
8902 Syntax:
8903 """""""
8904
8905 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8906 on any integer bit width.
8907
8908 ::
8909
8910       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8911       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8912       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8913
8914 Overview:
8915 """""""""
8916
8917 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8918 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8919 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8920
8921 Arguments:
8922 """"""""""
8923
8924 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8925 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8926 bit width. The second element of the result structure must be of type
8927 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8928 subtraction.
8929
8930 Semantics:
8931 """"""""""
8932
8933 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8934 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8935 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8936 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8937 overflow.
8938
8939 Examples:
8940 """""""""
8941
8942 .. code-block:: llvm
8943
8944       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8945       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8946       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8947       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8948
8949 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8951
8952 Syntax:
8953 """""""
8954
8955 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8956 on any integer bit width.
8957
8958 ::
8959
8960       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8961       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8962       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8963
8964 Overview:
8965 """""""""
8966
8967 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8968 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8969 overflow occurred during the signed multiplication.
8970
8971 Arguments:
8972 """"""""""
8973
8974 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8975 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8976 bit width. The second element of the result structure must be of type
8977 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8978 multiplication.
8979
8980 Semantics:
8981 """"""""""
8982
8983 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8984 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8985 the first element of which is the multiplication, and the second element
8986 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8987 overflow.
8988
8989 Examples:
8990 """""""""
8991
8992 .. code-block:: llvm
8993
8994       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8995       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8996       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8997       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8998
8999 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
9000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9001
9002 Syntax:
9003 """""""
9004
9005 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
9006 on any integer bit width.
9007
9008 ::
9009
9010       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9011       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9012       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9013
9014 Overview:
9015 """""""""
9016
9017 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9018 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9019 overflow occurred during the unsigned multiplication.
9020
9021 Arguments:
9022 """"""""""
9023
9024 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9025 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9026 bit width. The second element of the result structure must be of type
9027 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9028 multiplication.
9029
9030 Semantics:
9031 """"""""""
9032
9033 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9034 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9035 the first element of which is the multiplication, and the second
9036 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
9037 resulted in an overflow.
9038
9039 Examples:
9040 """""""""
9041
9042 .. code-block:: llvm
9043
9044       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9045       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9046       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9047       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9048
9049 Specialised Arithmetic Intrinsics
9050 ---------------------------------
9051
9052 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
9053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9054
9055 Syntax:
9056 """""""
9057
9058 ::
9059
9060       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
9061       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
9062
9063 Overview:
9064 """""""""
9065
9066 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
9067 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
9068 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
9069 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
9070 and add instructions.
9071
9072 Arguments:
9073 """"""""""
9074
9075 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
9076 multiplicands, a and b, and an addend c.
9077
9078 Semantics:
9079 """"""""""
9080
9081 The expression:
9082
9083 ::
9084
9085       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9086
9087 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9088 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9089 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9090 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9091 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9092 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9093
9094 Examples:
9095 """""""""
9096
9097 .. code-block:: llvm
9098
9099       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9100
9101 Half Precision Floating Point Intrinsics
9102 ----------------------------------------
9103
9104 For most target platforms, half precision floating point is a
9105 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9106 but does not support computation in the format.
9107
9108 This means that code must first load the half-precision floating point
9109 value as an i16, then convert it to float with
9110 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9111 then be performed on the float value (including extending to double
9112 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9113 if needed, then converted to i16 with
9114 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9115 i16 value.
9116
9117 .. _int_convert_to_fp16:
9118
9119 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9120 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9121
9122 Syntax:
9123 """""""
9124
9125 ::
9126
9127       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9128       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9129
9130 Overview:
9131 """""""""
9132
9133 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9134 conventional floating point type to half precision floating point format.
9135
9136 Arguments:
9137 """"""""""
9138
9139 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9140 converted.
9141
9142 Semantics:
9143 """"""""""
9144
9145 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9146 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9147 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9148
9149 Examples:
9150 """""""""
9151
9152 .. code-block:: llvm
9153
9154       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9155       store i16 %res, i16* @x, align 2
9156
9157 .. _int_convert_from_fp16:
9158
9159 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9160 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9161
9162 Syntax:
9163 """""""
9164
9165 ::
9166
9167       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9168       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9169
9170 Overview:
9171 """""""""
9172
9173 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9174 conversion from half precision floating point format to single precision
9175 floating point format.
9176
9177 Arguments:
9178 """"""""""
9179
9180 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9181 converted.
9182
9183 Semantics:
9184 """"""""""
9185
9186 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9187 conversion from half single precision floating point format to single
9188 precision floating point format. The input half-float value is
9189 represented by an ``i16`` value.
9190
9191 Examples:
9192 """""""""
9193
9194 .. code-block:: llvm
9195
9196       %a = load i16* @x, align 2
9197       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9198
9199 Debugger Intrinsics
9200 -------------------
9201
9202 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9203 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9204 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9205 document.
9206
9207 Exception Handling Intrinsics
9208 -----------------------------
9209
9210 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9211 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9212 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9213
9214 .. _int_trampoline:
9215
9216 Trampoline Intrinsics
9217 ---------------------
9218
9219 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9220 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9221 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9222 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9223 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9224 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9225 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9226 extension.
9227
9228 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9229 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9230 It can be created as follows:
9231
9232 .. code-block:: llvm
9233
9234       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9235       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9236       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9237       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9238       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9239
9240 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9241 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9242
9243 .. _int_it:
9244
9245 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9247
9248 Syntax:
9249 """""""
9250
9251 ::
9252
9253       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9254
9255 Overview:
9256 """""""""
9257
9258 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9259 turning it into a trampoline.
9260
9261 Arguments:
9262 """"""""""
9263
9264 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9265 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9266 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9267 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9268 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9269 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9270 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9271 bitcast to an ``i8*``.
9272
9273 Semantics:
9274 """"""""""
9275
9276 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9277 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9278 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9279 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9280 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9281 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9282 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9283 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9284 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9285 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9286 modified, then the effect of any later call to the returned function
9287 pointer is undefined.
9288
9289 .. _int_at:
9290
9291 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9293
9294 Syntax:
9295 """""""
9296
9297 ::
9298
9299       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9300
9301 Overview:
9302 """""""""
9303
9304 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9305 a trampoline (passed as ``tramp``).
9306
9307 Arguments:
9308 """"""""""
9309
9310 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9311 code filled in by a previous call to
9312 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9313
9314 Semantics:
9315 """"""""""
9316
9317 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9318 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9319 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9320 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9321 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9322
9323 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9324 ---------------------------------------
9325
9326 LLVM provides intrinsics for predicated vector load and store operations. The predicate is specified by a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits of the mask are on, the intrinsic is identical to a regular vector load or store. When all bits are off, no memory is accessed.
9327
9328 .. _int_mload:
9329
9330 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9332
9333 Syntax:
9334 """""""
9335 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9336
9337 ::
9338
9339       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9340       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9341
9342 Overview:
9343 """""""""
9344
9345 Reads a vector from memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes in the passthru operand.
9346
9347
9348 Arguments:
9349 """"""""""
9350
9351 The first operand is the base pointer for the load. The second operand is the alignment of the source location. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean 'i1' values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the base pointer and the type of passthru operand are the same vector types.
9352
9353
9354 Semantics:
9355 """"""""""
9356
9357 The '``llvm.masked.load``' intrinsic is designed for conditional reading of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked loads and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar load operations.
9358 The result of this operation is equivalent to a regular vector load instruction followed by a 'select' between the loaded and the passthru values, predicated on the same mask. However, using this intrinsic prevents exceptions on memory access to masked-off lanes.
9359
9360
9361 ::
9362
9363        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9364        
9365        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9366        %loadlal = load <16 x float>* %ptr, align 4
9367        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9368
9369 .. _int_mstore:
9370
9371 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9373
9374 Syntax:
9375 """""""
9376 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9377
9378 ::
9379
9380        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9381        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9382
9383 Overview:
9384 """""""""
9385
9386 Writes a vector to memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
9387
9388 Arguments:
9389 """"""""""
9390
9391 The first operand is the vector value to be written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the value operand. The third operand is the alignment of the destination location. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
9392
9393
9394 Semantics:
9395 """"""""""
9396
9397 The '``llvm.masked.store``' intrinsics is designed for conditional writing of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked store and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9398 The result of this operation is equivalent to a load-modify-store sequence. However, using this intrinsic prevents exceptions and data races on memory access to masked-off lanes.
9399
9400 ::
9401
9402        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9403        
9404        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9405        %oldval = load <16 x float>* %ptr, align 4
9406        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9407        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9408
9409
9410 Memory Use Markers
9411 ------------------
9412
9413 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9414 memory objects and ranges where variables are immutable.
9415
9416 .. _int_lifestart:
9417
9418 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9420
9421 Syntax:
9422 """""""
9423
9424 ::
9425
9426       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9427
9428 Overview:
9429 """""""""
9430
9431 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9432 object's lifetime.
9433
9434 Arguments:
9435 """"""""""
9436
9437 The first argument is a constant integer representing the size of the
9438 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9439 to the object.
9440
9441 Semantics:
9442 """"""""""
9443
9444 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9445 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9446 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9447 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9448
9449 .. _int_lifeend:
9450
9451 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9452 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9453
9454 Syntax:
9455 """""""
9456
9457 ::
9458
9459       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9460
9461 Overview:
9462 """""""""
9463
9464 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9465 object's lifetime.
9466
9467 Arguments:
9468 """"""""""
9469
9470 The first argument is a constant integer representing the size of the
9471 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9472 to the object.
9473
9474 Semantics:
9475 """"""""""
9476
9477 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9478 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9479 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9480 object following this intrinsic may be removed as dead.
9481
9482 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9484
9485 Syntax:
9486 """""""
9487
9488 ::
9489
9490       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9491
9492 Overview:
9493 """""""""
9494
9495 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9496 a memory object will not change.
9497
9498 Arguments:
9499 """"""""""
9500
9501 The first argument is a constant integer representing the size of the
9502 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9503 to the object.
9504
9505 Semantics:
9506 """"""""""
9507
9508 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9509 the return value, the referenced memory location is constant and
9510 unchanging.
9511
9512 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9514
9515 Syntax:
9516 """""""
9517
9518 ::
9519
9520       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9521
9522 Overview:
9523 """""""""
9524
9525 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9526 memory object are mutable.
9527
9528 Arguments:
9529 """"""""""
9530
9531 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9532 The second argument is a constant integer representing the size of the
9533 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9534 pointer to the object.
9535
9536 Semantics:
9537 """"""""""
9538
9539 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9540
9541 General Intrinsics
9542 ------------------
9543
9544 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9545 purpose.
9546
9547 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9549
9550 Syntax:
9551 """""""
9552
9553 ::
9554
9555       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9556
9557 Overview:
9558 """""""""
9559
9560 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9561
9562 Arguments:
9563 """"""""""
9564
9565 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9566 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9567 source file name, and the last argument is the line number.
9568
9569 Semantics:
9570 """"""""""
9571
9572 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9573 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9574 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9575 ignored by code generation and optimization.
9576
9577 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9579
9580 Syntax:
9581 """""""
9582
9583 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9584 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9585 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9586 '``0``'.
9587
9588 ::
9589
9590       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9591       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9592       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9593       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9594       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9595
9596 Overview:
9597 """""""""
9598
9599 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9600
9601 Arguments:
9602 """"""""""
9603
9604 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9605 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9606 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9607 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9608
9609 Semantics:
9610 """"""""""
9611
9612 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9613 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9614 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9615 generation and optimization.
9616
9617 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9619
9620 Syntax:
9621 """""""
9622
9623 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9624 any integer bit width.
9625
9626 ::
9627
9628       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9629       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9630       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9631       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9632       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9633
9634 Overview:
9635 """""""""
9636
9637 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9638
9639 Arguments:
9640 """"""""""
9641
9642 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9643 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9644 global string which is the source file name, and the last argument is
9645 the line number. It returns the value of the first argument.
9646
9647 Semantics:
9648 """"""""""
9649
9650 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9651 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9652 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9653 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9654
9655 '``llvm.trap``' Intrinsic
9656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9657
9658 Syntax:
9659 """""""
9660
9661 ::
9662
9663       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9664
9665 Overview:
9666 """""""""
9667
9668 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9669
9670 Arguments:
9671 """"""""""
9672
9673 None.
9674
9675 Semantics:
9676 """"""""""
9677
9678 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9679 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9680 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9681
9682 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9684
9685 Syntax:
9686 """""""
9687
9688 ::
9689
9690       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9691
9692 Overview:
9693 """""""""
9694
9695 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9696
9697 Arguments:
9698 """"""""""
9699
9700 None.
9701
9702 Semantics:
9703 """"""""""
9704
9705 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9706 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9707 debugger.
9708
9709 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9711
9712 Syntax:
9713 """""""
9714
9715 ::
9716
9717       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9718
9719 Overview:
9720 """""""""
9721
9722 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9723 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9724 is placed on the stack before local variables.
9725
9726 Arguments:
9727 """"""""""
9728
9729 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9730 The first argument is the value loaded from the stack guard
9731 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9732 enough space to hold the value of the guard.
9733
9734 Semantics:
9735 """"""""""
9736
9737 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9738 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9739 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9740 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9741 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9742 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9743 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9744
9745 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9747
9748 Syntax:
9749 """""""
9750
9751 ::
9752
9753       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9754
9755 Overview:
9756 """""""""
9757
9758 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9759 created stack protector and if they are not equal calls the
9760 ``__stack_chk_fail()`` function.
9761
9762 Arguments:
9763 """"""""""
9764
9765 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9766 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9767
9768 Semantics:
9769 """"""""""
9770
9771 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9772 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9773 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9774
9775 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9776 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9777 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9778 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9779 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9780 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9781 codegen after the tail call decision has occurred.
9782
9783 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9785
9786 Syntax:
9787 """""""
9788
9789 ::
9790
9791       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9792       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9793
9794 Overview:
9795 """""""""
9796
9797 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9798 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9799 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9800 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9801 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9802 other object.
9803
9804 Arguments:
9805 """"""""""
9806
9807 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9808 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9809 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9810 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9811 only accepts constants.
9812
9813 Semantics:
9814 """"""""""
9815
9816 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9817 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9818 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9819 on the ``min`` argument).
9820
9821 '``llvm.expect``' Intrinsic
9822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9823
9824 Syntax:
9825 """""""
9826
9827 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9828 integer bit width.
9829
9830 ::
9831
9832       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9833       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9834       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9835
9836 Overview:
9837 """""""""
9838
9839 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9840 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9841
9842 Arguments:
9843 """"""""""
9844
9845 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9846 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9847 constant value, variables are not allowed.
9848
9849 Semantics:
9850 """"""""""
9851
9852 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9853
9854 '``llvm.assume``' Intrinsic
9855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9856
9857 Syntax:
9858 """""""
9859
9860 ::
9861
9862       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
9863
9864 Overview:
9865 """""""""
9866
9867 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
9868 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
9869 of the code.
9870
9871 Arguments:
9872 """"""""""
9873
9874 The condition which the optimizer may assume is always true.
9875
9876 Semantics:
9877 """"""""""
9878
9879 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
9880 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
9881 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
9882 provided condition are not used for code generation. If the condition is
9883 violated during execution, the behavior is undefined.
9884
9885 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
9886 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
9887 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
9888 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
9889 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
9890 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
9891 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
9892 optimizer.
9893
9894 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9896
9897 Syntax:
9898 """""""
9899
9900 ::
9901
9902       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9903
9904 Overview:
9905 """""""""
9906
9907 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
9908 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
9909 with an invoke instruction.
9910
9911 Arguments:
9912 """"""""""
9913
9914 None.
9915
9916 Semantics:
9917 """"""""""
9918
9919 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9920 by codegen.
9921
9922 Stack Map Intrinsics
9923 --------------------
9924
9925 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9926 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9927 are described in :doc:`StackMaps`.