Add initial support for the convergent attribute.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers 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], [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 dynamically
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
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically 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 use 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 variable 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 be 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 known 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 Aliases 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 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1016     This indicates that the parameter or return value isn't both
1017     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1018     time.  All non-null pointers tagged with
1019     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1020     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1021     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1022     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1023     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1024     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1025     ``dereferenceable(<n>)``).  This attribute may only be applied to
1026     pointer typed parameters.
1027
1028 .. _gc:
1029
1030 Garbage Collector Strategy Names
1031 --------------------------------
1032
1033 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1034 string:
1035
1036 .. code-block:: llvm
1037
1038     define void @f() gc "name" { ... }
1039
1040 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1041 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins.  Specifying a GC
1042 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1043 named garbage collection algorithm.  Note that LLVM itself does not contain a
1044 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1045 which can interoperate with a collector provided externally.
1046
1047 .. _prefixdata:
1048
1049 Prefix Data
1050 -----------
1051
1052 Prefix data is data associated with a function which the code
1053 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1054 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1055 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1056 available through the function pointer while still allowing the
1057 function pointer to be called.
1058
1059 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1060 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1061 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1062 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1063 with a single ``i32``,
1064
1065 .. code-block:: llvm
1066
1067     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1068
1069 The prefix data can be referenced as,
1070
1071 .. code-block:: llvm
1072
1073     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1074     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1075     %b = load i32, i32* %a
1076
1077 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1078 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1079 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1080 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1081 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1082 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1083 data.
1084
1085 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1086 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1087 optimizers but will not be emitted in the object file.
1088
1089 .. _prologuedata:
1090
1091 Prologue Data
1092 -------------
1093
1094 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1095 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1096 function hot-patching and instrumentation.
1097
1098 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1099 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1100 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1101 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1102 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1103 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1104 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1105 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1106
1107 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1108 which encodes the ``nop`` instruction:
1109
1110 .. code-block:: llvm
1111
1112     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1113
1114 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1115 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1116 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1117
1118 .. code-block:: llvm
1119
1120     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1121
1122     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1123
1124 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1125 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1126 optimizers but will not be emitted in the object file.
1127
1128 .. _attrgrp:
1129
1130 Attribute Groups
1131 ----------------
1132
1133 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1134 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1135 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1136 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1137 group will capture the important command line flags used to build that file.
1138
1139 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1140 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1141 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1142 different groups are merged.
1143
1144 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1145 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1146
1147 .. code-block:: llvm
1148
1149    ; Target-independent attributes:
1150    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1151
1152    ; Target-dependent attributes:
1153    attributes #1 = { "no-sse" }
1154
1155    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1156    define void @f() #0 #1 { ... }
1157
1158 .. _fnattrs:
1159
1160 Function Attributes
1161 -------------------
1162
1163 Function attributes are set to communicate additional information about
1164 a function. Function attributes are considered to be part of the
1165 function, not of the function type, so functions with different function
1166 attributes can have the same function type.
1167
1168 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1169 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1170 example:
1171
1172 .. code-block:: llvm
1173
1174     define void @f() noinline { ... }
1175     define void @f() alwaysinline { ... }
1176     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1177     define void @f() optsize { ... }
1178
1179 ``alignstack(<n>)``
1180     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1181     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1182     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1183     parentheses.
1184 ``alwaysinline``
1185     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1186     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1187     inlining size threshold for this caller.
1188 ``builtin``
1189     This indicates that the callee function at a call site should be
1190     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1191     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1192     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1193     attribute.
1194 ``cold``
1195     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1196     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1197     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1198     weight.
1199 ``convergent``
1200     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1201     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1202     Transformations that are execution model agnostic may only move or
1203     tranform this call if the final location is control equivalent to its
1204     original position in the program, where control equivalence is defined as
1205     A dominates B and B post-dominates A, or vice versa.
1206 ``inlinehint``
1207     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1208     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1209     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1210     inliner.
1211 ``jumptable``
1212     This attribute indicates that the function should be added to a
1213     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1214     references to this function should be replaced with a reference to the
1215     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1216     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1217     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1218     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1219 ``minsize``
1220     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1221     passes make choices that keep the code size of this function as small
1222     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1223     performance in order to minimize the size of the generated code.
1224 ``naked``
1225     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1226     function. This can have very system-specific consequences.
1227 ``nobuiltin``
1228     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1229     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1230     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1231     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1232     and on function declarations and definitions.
1233 ``noduplicate``
1234     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1235     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1236     within its parent function, but may not be duplicated within
1237     its parent function.
1238
1239     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1240     be an inlining candidate, provided that the call is not
1241     duplicated by inlining. That implies that the function has
1242     internal linkage and only has one call site, so the original
1243     call is dead after inlining.
1244 ``noimplicitfloat``
1245     This attributes disables implicit floating point instructions.
1246 ``noinline``
1247     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1248     function in any situation. This attribute may not be used together
1249     with the ``alwaysinline`` attribute.
1250 ``nonlazybind``
1251     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1252     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1253     startup time if the function is not called during program startup.
1254 ``noredzone``
1255     This attribute indicates that the code generator should not use a
1256     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1257 ``noreturn``
1258     This function attribute indicates that the function never returns
1259     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1260     function ever does dynamically return.
1261 ``nounwind``
1262     This function attribute indicates that the function never raises an
1263     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1264     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1265     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1266     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1267     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1268 ``optnone``
1269     This function attribute indicates that the function is not optimized
1270     by any optimization or code generator passes with the
1271     exception of interprocedural optimization passes.
1272     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1273     attribute; this attribute is also incompatible
1274     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1275
1276     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1277     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1278     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1279     candidates for inlining into the body of this function.
1280 ``optsize``
1281     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1282     passes make choices that keep the code size of this function low,
1283     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1284     long as they do not significantly impact runtime performance.
1285 ``readnone``
1286     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1287     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1288     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1289     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1290     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1291     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1292     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1293     the ``C++`` exception throwing methods.
1294
1295     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1296     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1297     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1298 ``readonly``
1299     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1300     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1301     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1302     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1303     state that may be set in the caller. A readonly function always
1304     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1305     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1306     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1307     methods.
1308
1309     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1310     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1311     the pointer points to.
1312 ``returns_twice``
1313     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1314     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1315     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1316     functions.
1317 ``sanitize_address``
1318     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1319     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1320 ``sanitize_memory``
1321     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1322     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1323 ``sanitize_thread``
1324     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1325     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1326 ``ssp``
1327     This attribute indicates that the function should emit a stack
1328     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1329     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1330     return from the function to see if it has been overwritten. A
1331     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1332     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1333
1334     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1335     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1336     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1337       ``ssp-buffer-size``.
1338
1339     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1340     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1341
1342     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1343     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1344     function will have an ``ssp`` attribute.
1345 ``sspreq``
1346     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1347     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1348     attribute.
1349
1350     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1351     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1352     The specific layout rules are:
1353
1354     #. Large arrays and structures containing large arrays
1355        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1356     #. Small arrays and structures containing small arrays
1357        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1358     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1359        protector.
1360
1361     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1362     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1363     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1364     an ``sspreq`` attribute.
1365 ``sspstrong``
1366     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1367     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1368     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1369     will enable protectors for functions with:
1370
1371     - Arrays of any size and type
1372     - Aggregates containing an array of any size and type.
1373     - Calls to alloca().
1374     - Local variables that have had their address taken.
1375
1376     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1377     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1378     The specific layout rules are:
1379
1380     #. Large arrays and structures containing large arrays
1381        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1382     #. Small arrays and structures containing small arrays
1383        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1384     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1385        protector.
1386
1387     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1388
1389     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1390     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1391     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1392 ``"thunk"``
1393     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1394     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1395     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1396     match the thunk target prototype.
1397 ``uwtable``
1398     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1399     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1400     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1401     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1402     units.
1403
1404 .. _moduleasm:
1405
1406 Module-Level Inline Assembly
1407 ----------------------------
1408
1409 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1410 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1411 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1412 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1413
1414 .. code-block:: llvm
1415
1416     module asm "inline asm code goes here"
1417     module asm "more can go here"
1418
1419 The strings can contain any character by escaping non-printable
1420 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1421 two digit hex code for the number.
1422
1423 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1424 assembly code is generated.
1425
1426 .. _langref_datalayout:
1427
1428 Data Layout
1429 -----------
1430
1431 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1432 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1433 simply:
1434
1435 .. code-block:: llvm
1436
1437     target datalayout = "layout specification"
1438
1439 The *layout specification* consists of a list of specifications
1440 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1441 with a letter and may include other information after the letter to
1442 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1443 as follows:
1444
1445 ``E``
1446     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1447     the bits with the most significance have the lowest address
1448     location.
1449 ``e``
1450     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1451     is, the bits with the least significance have the lowest address
1452     location.
1453 ``S<size>``
1454     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1455     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1456     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1457     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1458     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1459     alignment promotions.
1460 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1461     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1462     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1463     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1464     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1465     in the range [1,2^23).
1466 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1467     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1468     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1469 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1470     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1471     ``<size>``.
1472 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1473     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1474     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1475     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1476     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1477     targets.
1478 ``a:<abi>:<pref>``
1479     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1480 ``m:<mangling>``
1481     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1482     options are
1483
1484     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1485     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1486     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1487       symbols get a ``_`` prefix.
1488     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1489       functions also get a suffix based on the frame size.
1490 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1491     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1492     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1493     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1494     this set are considered to support most general arithmetic operations
1495     efficiently.
1496
1497 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1498 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1499 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1500
1501 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1502 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1503 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1504 specifications are given in this list:
1505
1506 -  ``E`` - big endian
1507 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1508 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1509    same as the default address space.
1510 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1511 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1512 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1513 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1514 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1515 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1516    alignment of 64-bits
1517 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1518 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1519 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1520 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1521 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1522 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1523 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1524
1525 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1526 following rules:
1527
1528 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1529    that specification is used.
1530 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1531    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1532    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1533    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1534    given the default specifications above, the i7 type will use the
1535    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1536    alignment of i64 (largest specified).
1537 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1538    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1539    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1540    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1541
1542 The function of the data layout string may not be what you expect.
1543 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1544 the code generator should use.
1545
1546 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1547 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1548 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1549 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1550 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1551 don't specify the string, the default specifications will be used to
1552 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1553 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1554 these default specifications.
1555
1556 .. _langref_triple:
1557
1558 Target Triple
1559 -------------
1560
1561 A module may specify a target triple string that describes the target
1562 host. The syntax for the target triple is simply:
1563
1564 .. code-block:: llvm
1565
1566     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1567
1568 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1569 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1570
1571 ::
1572
1573     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1574     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1575
1576 This information is passed along to the backend so that it generates
1577 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1578 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1579
1580 .. _pointeraliasing:
1581
1582 Pointer Aliasing Rules
1583 ----------------------
1584
1585 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1586 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1587 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1588 to the following rules:
1589
1590 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1591    value it is *based* on.
1592 -  An address of a global variable is associated with the address range
1593    of the variable's storage.
1594 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1595    address range of the allocated storage.
1596 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1597    address.
1598 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1599    a function not defined within LLVM may be associated with address
1600    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1601    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1602    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1603
1604 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1605 following rules:
1606
1607 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1608    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1609 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1610    ``bitcast``.
1611 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1612    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1613    the pointer's value.
1614 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1615
1616 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1617 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1618
1619 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1620 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1621 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1622 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1623 alignment of the store.
1624
1625 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1626 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1627 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1628 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1629 alias analysis.
1630
1631 .. _volatile:
1632
1633 Volatile Memory Accesses
1634 ------------------------
1635
1636 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1637 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1638 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1639 volatile operations or change their order of execution relative to other
1640 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1641 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1642 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1643
1644 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1645 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1646 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1647 target-legal volatile load/store instructions.
1648
1649 .. admonition:: Rationale
1650
1651  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1652  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1653  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1654  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1655  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1656  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1657  do not violate the frontend's contract with the language.
1658
1659 .. _memmodel:
1660
1661 Memory Model for Concurrent Operations
1662 --------------------------------------
1663
1664 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1665 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1666 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1667 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1668
1669 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1670
1671 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1672 that
1673
1674 -  Is a superset of single-thread program order, and
1675 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1676    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1677    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1678    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1679    Constraints <ordering>`).
1680
1681 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1682 between a thread and signals executing inside that thread.
1683
1684 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1685 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1686 (defined) write operations (store instructions, atomic
1687 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1688 section, initialized globals are considered to have a write of the
1689 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1690 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1691 may see any write to the same byte, except:
1692
1693 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1694    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1695    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1696 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1697    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1698
1699 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1700
1701 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1702    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1703    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1704    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1705    synchronization.)
1706 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1707    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1708 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1709    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1710 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1711    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1712    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1713    constraints on how the choice is made.
1714 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1715
1716 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1717 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1718 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1719 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1720 than one instruction to read the series of bytes.
1721
1722 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1723 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1724 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1725 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1726 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1727 from an address, introducing a store can change a load that may see
1728 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1729
1730 .. _ordering:
1731
1732 Atomic Memory Ordering Constraints
1733 ----------------------------------
1734
1735 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1736 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1737 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1738 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1739 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1740 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1741 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1742 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1743 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1744 differently since they don't take an address. See that instruction's
1745 documentation for details.
1746
1747 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1748 :doc:`Atomics`.
1749
1750 ``unordered``
1751     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1752     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1753     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1754     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1755     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1756     to make them atomic in any interesting way.
1757 ``monotonic``
1758     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1759     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1760     address. All modification orders must be compatible with the
1761     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1762     orders can be combined to a global total order for the whole program
1763     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1764     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1765     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1766     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1767     happens before another atomic read of the same address, the later
1768     read must see the same value or a later value in the address's
1769     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1770     stronger) operations on the same address. If an address is written
1771     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1772     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1773     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1774     ``memory_order_relaxed``.
1775 ``acquire``
1776     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1777     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1778     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1779 ``release``
1780     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1781     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1782     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1783     complete description; see the C++0x definition of a release
1784     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1785     ``memory_order_release``.
1786 ``acq_rel`` (acquire+release)
1787     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1788     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1789 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1790     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1791     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1792     writes), there is a global total order on all
1793     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1794     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1795     modification orders of all the affected addresses. Each
1796     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1797     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1798     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1799
1800 .. _singlethread:
1801
1802 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1803 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1804 other operations running in the same thread (for example, in signal
1805 handlers).
1806
1807 .. _fastmath:
1808
1809 Fast-Math Flags
1810 ---------------
1811
1812 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1813 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1814 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can be set to enable
1815 otherwise unsafe floating point operations
1816
1817 ``nnan``
1818    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1819    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1820    NaNs, but the value of the result is undefined.
1821
1822 ``ninf``
1823    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1824    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1825    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1826
1827 ``nsz``
1828    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1829    argument or result as insignificant.
1830
1831 ``arcp``
1832    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1833    argument rather than perform division.
1834
1835 ``fast``
1836    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1837    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1838    flag implies all the others.
1839
1840 .. _uselistorder:
1841
1842 Use-list Order Directives
1843 -------------------------
1844
1845 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1846 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1847 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1848 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1849
1850 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1851 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1852 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1853
1854 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1855 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1856 function's scope.
1857
1858 :Syntax:
1859
1860 ::
1861
1862     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1863     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1864
1865 :Examples:
1866
1867 ::
1868
1869     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1870     entry:
1871       ; ... instructions ...
1872     bb:
1873       ; ... instructions ...
1874
1875       ; At function scope.
1876       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1877       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1878     }
1879
1880     ; At global scope.
1881     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1882     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1883     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1884     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1885
1886 .. _typesystem:
1887
1888 Type System
1889 ===========
1890
1891 The LLVM type system is one of the most important features of the
1892 intermediate representation. Being typed enables a number of
1893 optimizations to be performed on the intermediate representation
1894 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1895 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1896 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1897 not feasible to perform on normal three address code representations.
1898
1899 .. _t_void:
1900
1901 Void Type
1902 ---------
1903
1904 :Overview:
1905
1906
1907 The void type does not represent any value and has no size.
1908
1909 :Syntax:
1910
1911
1912 ::
1913
1914       void
1915
1916
1917 .. _t_function:
1918
1919 Function Type
1920 -------------
1921
1922 :Overview:
1923
1924
1925 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1926 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1927 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1928 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1929
1930 :Syntax:
1931
1932 ::
1933
1934       <returntype> (<parameter list>)
1935
1936 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1937 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1938 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1939 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1940 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1941 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1942
1943 :Examples:
1944
1945 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1946 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1947 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1948 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1949 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1950 | ``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. |
1951 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1952 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1953 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1954
1955 .. _t_firstclass:
1956
1957 First Class Types
1958 -----------------
1959
1960 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1961 Values of these types are the only ones which can be produced by
1962 instructions.
1963
1964 .. _t_single_value:
1965
1966 Single Value Types
1967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1968
1969 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1970
1971 .. _t_integer:
1972
1973 Integer Type
1974 """"""""""""
1975
1976 :Overview:
1977
1978 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1979 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1980 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1981
1982 :Syntax:
1983
1984 ::
1985
1986       iN
1987
1988 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1989 value.
1990
1991 Examples:
1992 *********
1993
1994 +----------------+------------------------------------------------+
1995 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1996 +----------------+------------------------------------------------+
1997 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1998 +----------------+------------------------------------------------+
1999 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2000 +----------------+------------------------------------------------+
2001
2002 .. _t_floating:
2003
2004 Floating Point Types
2005 """"""""""""""""""""
2006
2007 .. list-table::
2008    :header-rows: 1
2009
2010    * - Type
2011      - Description
2012
2013    * - ``half``
2014      - 16-bit floating point value
2015
2016    * - ``float``
2017      - 32-bit floating point value
2018
2019    * - ``double``
2020      - 64-bit floating point value
2021
2022    * - ``fp128``
2023      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2024
2025    * - ``x86_fp80``
2026      -  80-bit floating point value (X87)
2027
2028    * - ``ppc_fp128``
2029      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2030
2031 X86_mmx Type
2032 """"""""""""
2033
2034 :Overview:
2035
2036 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2037 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2038 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2039 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2040 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2041 of this type.
2042
2043 :Syntax:
2044
2045 ::
2046
2047       x86_mmx
2048
2049
2050 .. _t_pointer:
2051
2052 Pointer Type
2053 """"""""""""
2054
2055 :Overview:
2056
2057 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2058 commonly used to reference objects in memory.
2059
2060 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2061 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2062 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2063 are target-specific.
2064
2065 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2066 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2067
2068 :Syntax:
2069
2070 ::
2071
2072       <type> *
2073
2074 :Examples:
2075
2076 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2077 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2078 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2079 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2080 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2081 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2082 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2083
2084 .. _t_vector:
2085
2086 Vector Type
2087 """""""""""
2088
2089 :Overview:
2090
2091 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2092 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2093 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2094 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2095 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2096
2097 :Syntax:
2098
2099 ::
2100
2101       < <# elements> x <elementtype> >
2102
2103 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2104 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2105 of size zero are not allowed.
2106
2107 :Examples:
2108
2109 +-------------------+--------------------------------------------------+
2110 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2111 +-------------------+--------------------------------------------------+
2112 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2113 +-------------------+--------------------------------------------------+
2114 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2115 +-------------------+--------------------------------------------------+
2116 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2117 +-------------------+--------------------------------------------------+
2118
2119 .. _t_label:
2120
2121 Label Type
2122 ^^^^^^^^^^
2123
2124 :Overview:
2125
2126 The label type represents code labels.
2127
2128 :Syntax:
2129
2130 ::
2131
2132       label
2133
2134 .. _t_metadata:
2135
2136 Metadata Type
2137 ^^^^^^^^^^^^^
2138
2139 :Overview:
2140
2141 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2142 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2143
2144 :Syntax:
2145
2146 ::
2147
2148       metadata
2149
2150 .. _t_aggregate:
2151
2152 Aggregate Types
2153 ^^^^^^^^^^^^^^^
2154
2155 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2156 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2157 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2158 aggregate types.
2159
2160 .. _t_array:
2161
2162 Array Type
2163 """"""""""
2164
2165 :Overview:
2166
2167 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2168 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2169 elements) and an underlying data type.
2170
2171 :Syntax:
2172
2173 ::
2174
2175       [<# elements> x <elementtype>]
2176
2177 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2178 be any type with a size.
2179
2180 :Examples:
2181
2182 +------------------+--------------------------------------+
2183 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2184 +------------------+--------------------------------------+
2185 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2186 +------------------+--------------------------------------+
2187 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2188 +------------------+--------------------------------------+
2189
2190 Here are some examples of multidimensional arrays:
2191
2192 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2193 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2194 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2195 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2196 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2197 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2198 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2199
2200 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2201 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2202 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2203 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2204 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2205 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2206 example.
2207
2208 .. _t_struct:
2209
2210 Structure Type
2211 """"""""""""""
2212
2213 :Overview:
2214
2215 The structure type is used to represent a collection of data members
2216 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2217 a size.
2218
2219 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2220 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2221 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2222 '``insertvalue``' instructions.
2223
2224 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2225 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2226 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2227 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2228 required to match what the underlying code generator expects.
2229
2230 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2231 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2232 identified types are always defined at the top level with a name.
2233 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2234 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2235 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2236
2237 :Syntax:
2238
2239 ::
2240
2241       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2242       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2243
2244 :Examples:
2245
2246 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2247 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2248 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2249 | ``{ 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``.  |
2250 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2251 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2252 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2253
2254 .. _t_opaque:
2255
2256 Opaque Structure Types
2257 """"""""""""""""""""""
2258
2259 :Overview:
2260
2261 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2262 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2263 notion of a forward declared structure.
2264
2265 :Syntax:
2266
2267 ::
2268
2269       %X = type opaque
2270       %52 = type opaque
2271
2272 :Examples:
2273
2274 +--------------+-------------------+
2275 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2276 +--------------+-------------------+
2277
2278 .. _constants:
2279
2280 Constants
2281 =========
2282
2283 LLVM has several different basic types of constants. This section
2284 describes them all and their syntax.
2285
2286 Simple Constants
2287 ----------------
2288
2289 **Boolean constants**
2290     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2291     of the ``i1`` type.
2292 **Integer constants**
2293     Standard integers (such as '4') are constants of the
2294     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2295     integer types.
2296 **Floating point constants**
2297     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2298     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2299     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2300     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2301     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2302     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2303     point <t_floating>` type.
2304 **Null pointer constants**
2305     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2306     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2307
2308 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2309 floating point constants. For example, the form
2310 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2311 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2312 constants are required (and the only time that they are generated by the
2313 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2314 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2315 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2316 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2317 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2318
2319 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2320 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2321 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2322 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2323 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2324 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2325 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2326 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2327 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2328 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2329 will only work if they match the long double format on your target.
2330 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2331 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2332 (sign bit at the left).
2333
2334 There are no constants of type x86_mmx.
2335
2336 .. _complexconstants:
2337
2338 Complex Constants
2339 -----------------
2340
2341 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2342 constants and smaller complex constants.
2343
2344 **Structure constants**
2345     Structure constants are represented with notation similar to
2346     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2347     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2348     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2349     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2350     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2351     must match those specified by the type.
2352 **Array constants**
2353     Array constants are represented with notation similar to array type
2354     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2355     square brackets (``[]``)). For example:
2356     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2357     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2358     match those specified by the type. As a special case, character array
2359     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2360     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2361 **Vector constants**
2362     Vector constants are represented with notation similar to vector
2363     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2364     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2365     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2366     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2367     elements must match those specified by the type.
2368 **Zero initialization**
2369     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2370     value to zero of *any* type, including scalar and
2371     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2372     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2373     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2374 **Metadata node**
2375     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2376     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2377     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2378     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2379     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2380     information such as debug info.
2381
2382 Global Variable and Function Addresses
2383 --------------------------------------
2384
2385 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2386 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2387 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2388 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2389 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2390 file:
2391
2392 .. code-block:: llvm
2393
2394     @X = global i32 17
2395     @Y = global i32 42
2396     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2397
2398 .. _undefvalues:
2399
2400 Undefined Values
2401 ----------------
2402
2403 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2404 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2405 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2406 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2407
2408 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2409 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2410 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2411 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2412
2413 .. code-block:: llvm
2414
2415       %A = add %X, undef
2416       %B = sub %X, undef
2417       %C = xor %X, undef
2418     Safe:
2419       %A = undef
2420       %B = undef
2421       %C = undef
2422
2423 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2424 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2425
2426 .. code-block:: llvm
2427
2428       %A = or %X, undef
2429       %B = and %X, undef
2430     Safe:
2431       %A = -1
2432       %B = 0
2433     Unsafe:
2434       %A = undef
2435       %B = undef
2436
2437 These logical operations have bits that are not always affected by the
2438 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2439 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2440 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2441 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2442 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2443 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2444 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2445 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2446
2447 .. code-block:: llvm
2448
2449       %A = select undef, %X, %Y
2450       %B = select undef, 42, %Y
2451       %C = select %X, %Y, undef
2452     Safe:
2453       %A = %X     (or %Y)
2454       %B = 42     (or %Y)
2455       %C = %Y
2456     Unsafe:
2457       %A = undef
2458       %B = undef
2459       %C = undef
2460
2461 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2462 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2463 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2464 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2465 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2466 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2467 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2468
2469 .. code-block:: llvm
2470
2471       %A = xor undef, undef
2472
2473       %B = undef
2474       %C = xor %B, %B
2475
2476       %D = undef
2477       %E = icmp slt %D, 4
2478       %F = icmp gte %D, 4
2479
2480     Safe:
2481       %A = undef
2482       %B = undef
2483       %C = undef
2484       %D = undef
2485       %E = undef
2486       %F = undef
2487
2488 This example points out that two '``undef``' operands are not
2489 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2490 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2491 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2492 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2493 its value over its "live range". This is true because the variable
2494 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2495 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2496 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2497 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2498 uses with" concept would not hold.
2499
2500 .. code-block:: llvm
2501
2502       %A = fdiv undef, %X
2503       %B = fdiv %X, undef
2504     Safe:
2505       %A = undef
2506     b: unreachable
2507
2508 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2509 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2510 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2511 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2512 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2513 However, in the second example, we can make a more aggressive
2514 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2515 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2516 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2517 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2518 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2519 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2520
2521 .. code-block:: llvm
2522
2523     a:  store undef -> %X
2524     b:  store %X -> undef
2525     Safe:
2526     a: <deleted>
2527     b: unreachable
2528
2529 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2530 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2531 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2532 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2533 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2534
2535 .. _poisonvalues:
2536
2537 Poison Values
2538 -------------
2539
2540 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2541 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2542 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2543 that results in undefined behavior.
2544
2545 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2546 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2547 the ``nsw`` flag.
2548
2549 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2550
2551 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2552 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2553    their dynamic predecessor basic block.
2554 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2555    in the dynamic callers of their functions.
2556 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2557    instructions that dynamically transfer control back to them.
2558 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2559    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2560    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2561 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2562    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2563    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2564    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2565 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2566    most recent preceding instruction with externally visible side
2567    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2568    operations <volatile>`.)
2569 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2570    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2571    multiple successors and the instruction is always executed when
2572    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2573    when control is transferred to another.
2574 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2575    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2576    be different if the terminator had transferred control to a different
2577    successor.
2578 -  Dependence is transitive.
2579
2580 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2581 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2582 on a poison value has undefined behavior.
2583
2584 Here are some examples:
2585
2586 .. code-block:: llvm
2587
2588     entry:
2589       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2590       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2591       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2592       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2593
2594       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2595       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2596
2597       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2598
2599       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2600       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2601       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2602       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2603
2604       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2605       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2606
2607     true:
2608       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2609                                            ; it has undefined behavior.
2610       br label %end
2611
2612     end:
2613       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2614                                            ; Both edges into this PHI are
2615                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2616                                            ; always results in a poison value.
2617
2618       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2619                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2620                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2621
2622       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2623                                            ; The same branch again, but this time the
2624                                            ; true block doesn't have side effects.
2625
2626     second_true:
2627       ; No side effects!
2628       ret void
2629
2630     second_end:
2631       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2632                                            ; on the store in %end. Also, it is
2633                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2634                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2635                                            ; behavior in this example).
2636
2637 .. _blockaddress:
2638
2639 Addresses of Basic Blocks
2640 -------------------------
2641
2642 ``blockaddress(@function, %block)``
2643
2644 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2645 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2646 Taking the address of the entry block is illegal.
2647
2648 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2649 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2650 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2651 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2652 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2653 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2654 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2655 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2656 instruction.
2657
2658 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2659 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2660
2661 .. _constantexprs:
2662
2663 Constant Expressions
2664 --------------------
2665
2666 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2667 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2668 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2669 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2670 The following is the syntax for constant expressions:
2671
2672 ``trunc (CST to TYPE)``
2673     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2674     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2675 ``zext (CST to TYPE)``
2676     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2677     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2678 ``sext (CST to TYPE)``
2679     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2680     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2681 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2682     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2683     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2684     must be floating point.
2685 ``fpext (CST to TYPE)``
2686     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2687     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2688     floating point.
2689 ``fptoui (CST to TYPE)``
2690     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2691     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2692     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2693     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2694     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2695 ``fptosi (CST to TYPE)``
2696     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2697     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2698     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2699     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2700     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2701 ``uitofp (CST to TYPE)``
2702     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2703     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2704     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2705     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2706     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2707 ``sitofp (CST to TYPE)``
2708     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2709     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2710     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2711     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2712     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2713 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2714     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2715     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2716     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2717     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2718 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2719     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2720     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2721     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2722     This one is *really* dangerous!
2723 ``bitcast (CST to TYPE)``
2724     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2725     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2726     instruction <i_bitcast>`.
2727 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2728     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2729     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2730     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2731 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2732     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2733     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2734     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2735     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2736 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2737     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2738 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2739     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2740 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2741     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2742 ``extractelement (VAL, IDX)``
2743     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2744     constants.
2745 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2746     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2747     constants.
2748 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2749     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2750     constants.
2751 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2752     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2753     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2754     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2755     least one index value must be specified.
2756 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2757     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2758     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2759     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2760     value must be specified.
2761 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2762     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2763     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2764     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2765     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2766     operations on floating point values are allowed).
2767
2768 Other Values
2769 ============
2770
2771 .. _inlineasmexprs:
2772
2773 Inline Assembler Expressions
2774 ----------------------------
2775
2776 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2777 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2778 value represents the inline assembler as a string (containing the
2779 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2780 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2781 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2782 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2783 assembler expression is:
2784
2785 .. code-block:: llvm
2786
2787     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2788
2789 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2790 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2791 Thus, typically we have:
2792
2793 .. code-block:: llvm
2794
2795     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2796
2797 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2798 marked as having side effects. This is done through the use of the
2799 '``sideeffect``' keyword, like so:
2800
2801 .. code-block:: llvm
2802
2803     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2804
2805 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2806 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2807 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2808 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2809 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2810 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2811
2812 .. code-block:: llvm
2813
2814     call void asm alignstack "eieio", ""()
2815
2816 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2817 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2818 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2819 the only supported dialects. An example is:
2820
2821 .. code-block:: llvm
2822
2823     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2824
2825 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2826 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2827 keyword last.
2828
2829 Inline Asm Metadata
2830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2831
2832 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2833 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2834 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2835 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2836 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2837 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2838 it. For example:
2839
2840 .. code-block:: llvm
2841
2842     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2843     ...
2844     !42 = !{ i32 1234567 }
2845
2846 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2847 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2848 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2849 occurs on.
2850
2851 .. _metadata:
2852
2853 Metadata
2854 ========
2855
2856 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2857 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2858 code generator. One example application of metadata is source-level
2859 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2860
2861 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2862 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2863
2864 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2865
2866 .. _metadata-string:
2867
2868 Metadata Nodes and Metadata Strings
2869 -----------------------------------
2870
2871 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2872 contain any character by escaping non-printable characters with
2873 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2874 "``!"test\00"``".
2875
2876 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2877 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2878 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2879 their operand. For example:
2880
2881 .. code-block:: llvm
2882
2883     !{ !"test\00", i32 10}
2884
2885 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
2886
2887 .. code-block:: llvm
2888
2889     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
2890
2891 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
2892 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
2893 when metadata operands change.
2894
2895 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2896 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2897 example:
2898
2899 .. code-block:: llvm
2900
2901     !foo = !{!4, !3}
2902
2903 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2904 function is using two metadata arguments:
2905
2906 .. code-block:: llvm
2907
2908     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2909
2910 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2911 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2912
2913 .. code-block:: llvm
2914
2915     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2916
2917 More information about specific metadata nodes recognized by the
2918 optimizers and code generator is found below.
2919
2920 .. _specialized-metadata:
2921
2922 Specialized Metadata Nodes
2923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2924
2925 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
2926 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
2927 order.
2928
2929 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
2930 metadata nodes are related to debug info.
2931
2932 .. _DICompileUnit:
2933
2934 DICompileUnit
2935 """""""""""""
2936
2937 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit.  The ``enums:``,
2938 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
2939 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
2940 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
2941 references to them from instructions).
2942
2943 .. code-block:: llvm
2944
2945     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
2946                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
2947                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
2948                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
2949                         globals: !5, imports: !6)
2950
2951 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
2952 specific compilation unit.  File descriptors are defined using this scope.
2953 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``.  They
2954 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
2955 entities (declarations and namespaces).
2956
2957 .. _DIFile:
2958
2959 DIFile
2960 """"""
2961
2962 ``DIFile`` nodes represent files.  The ``filename:`` can include slashes.
2963
2964 .. code-block:: llvm
2965
2966     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
2967
2968 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
2969 for ``file:`` fields.
2970
2971 .. _DIBasicType:
2972
2973 DIBasicType
2974 """""""""""
2975
2976 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
2977 ``float``.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
2978
2979 .. code-block:: llvm
2980
2981     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
2982                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
2983     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
2984
2985 The ``encoding:`` describes the details of the type.  Usually it's one of the
2986 following:
2987
2988 .. code-block:: llvm
2989
2990   DW_ATE_address       = 1
2991   DW_ATE_boolean       = 2
2992   DW_ATE_float         = 4
2993   DW_ATE_signed        = 5
2994   DW_ATE_signed_char   = 6
2995   DW_ATE_unsigned      = 7
2996   DW_ATE_unsigned_char = 8
2997
2998 .. _DISubroutineType:
2999
3000 DISubroutineType
3001 """"""""""""""""
3002
3003 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types.  Their ``types:`` field
3004 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3005 types of the formal arguments in order.  If the first operand is ``null``, that
3006 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3007
3008 .. code-block:: llvm
3009
3010     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3011     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3012     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3013
3014 .. _DIDerivedType:
3015
3016 DIDerivedType
3017 """""""""""""
3018
3019 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3020 qualified types.
3021
3022 .. code-block:: llvm
3023
3024     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3025                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3026     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3027                         align: 32)
3028
3029 The following ``tag:`` values are valid:
3030
3031 .. code-block:: llvm
3032
3033   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3034   DW_TAG_member             = 13
3035   DW_TAG_pointer_type       = 15
3036   DW_TAG_reference_type     = 16
3037   DW_TAG_typedef            = 22
3038   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3039   DW_TAG_const_type         = 38
3040   DW_TAG_volatile_type      = 53
3041   DW_TAG_restrict_type      = 55
3042
3043 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3044 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`.  The type of the member
3045 is the ``baseType:``.  The ``offset:`` is the member's bit offset.
3046 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3047 argument of a subprogram.
3048
3049 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3050
3051 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3052 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3053 ``baseType:``.
3054
3055 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3056
3057 .. _DICompositeType:
3058
3059 DICompositeType
3060 """""""""""""""
3061
3062 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3063 structures and unions.  ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3064
3065 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3066 identifier used for type merging between modules.  When specified, other types
3067 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3068 <metadata-string>` that matches their identifier.
3069
3070 .. code-block:: llvm
3071
3072     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3073     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3074     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3075     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3076                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3077                           elements: !{!0, !1, !2})
3078
3079 The following ``tag:`` values are valid:
3080
3081 .. code-block:: llvm
3082
3083   DW_TAG_array_type       = 1
3084   DW_TAG_class_type       = 2
3085   DW_TAG_enumeration_type = 4
3086   DW_TAG_structure_type   = 19
3087   DW_TAG_union_type       = 23
3088   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3089   DW_TAG_inheritance      = 28
3090
3091
3092 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3093 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3094 level of indexing.  The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3095 array type is a native packed vector.
3096
3097 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3098 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3099 value for the set.  All enumeration type descriptors are collected in the
3100 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3101
3102 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3103 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3104 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3105
3106 .. _DISubrange:
3107
3108 DISubrange
3109 """"""""""
3110
3111 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3112 :ref:`DICompositeType`.  ``count: -1`` indicates an empty array.
3113
3114 .. code-block:: llvm
3115
3116     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3117     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3118     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3119
3120 .. _DIEnumerator:
3121
3122 DIEnumerator
3123 """"""""""""
3124
3125 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3126 variants of :ref:`DICompositeType`.
3127
3128 .. code-block:: llvm
3129
3130     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3131     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3132     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3133
3134 DITemplateTypeParameter
3135 """""""""""""""""""""""
3136
3137 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3138 language constructs.  They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3139 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3140
3141 .. code-block:: llvm
3142
3143     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3144
3145 DITemplateValueParameter
3146 """"""""""""""""""""""""
3147
3148 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3149 language constructs.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3150 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3151 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``.  They are used (optionally) in
3152 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3153
3154 .. code-block:: llvm
3155
3156     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3157
3158 DINamespace
3159 """""""""""
3160
3161 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3162
3163 .. code-block:: llvm
3164
3165     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3166
3167 DIGlobalVariable
3168 """"""""""""""""
3169
3170 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3171
3172 .. code-block:: llvm
3173
3174     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3175                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3176                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3177                            declaration: !4)
3178
3179 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3180 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3181
3182 .. _DISubprogram:
3183
3184 DISubprogram
3185 """"""""""""
3186
3187 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language.  The
3188 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3189 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR.  The
3190 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3191
3192 .. code-block:: llvm
3193
3194     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3195                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3196                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3197                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3198                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3199                        function: void ()* @_Z3foov,
3200                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3201
3202 .. _DILexicalBlock:
3203
3204 DILexicalBlock
3205 """"""""""""""
3206
3207 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3208 <DISubprogram>`.  The line number and column numbers are used to dinstinguish
3209 two lexical blocks at same depth.  They are valid targets for ``scope:``
3210 fields.
3211
3212 .. code-block:: llvm
3213
3214     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3215
3216 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3217 operands.
3218
3219 .. _DILexicalBlockFile:
3220
3221 DILexicalBlockFile
3222 """"""""""""""""""
3223
3224 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3225 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`.  The ``file:`` field can be changed to
3226 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3227 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3228
3229 .. code-block:: llvm
3230
3231     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3232     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3233     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3234
3235 .. _DILocation:
3236
3237 DILocation
3238 """"""""""
3239
3240 ``DILocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
3241 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3242 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3243
3244 .. code-block:: llvm
3245
3246     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3247
3248 .. _DILocalVariable:
3249
3250 DILocalVariable
3251 """""""""""""""
3252
3253 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language.
3254 Instead of ``DW_TAG_variable``, they use LLVM-specific fake tags to
3255 discriminate between local variables (``DW_TAG_auto_variable``) and subprogram
3256 arguments (``DW_TAG_arg_variable``).  In the latter case, the ``arg:`` field
3257 specifies the argument position, and this variable will be included in the
3258 ``variables:`` field of its :ref:`DISubprogram`.
3259
3260 .. code-block:: llvm
3261
3262     !0 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "this", arg: 0,
3263                           scope: !3, file: !2, line: 7, type: !3,
3264                           flags: DIFlagArtificial)
3265     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "x", arg: 1,
3266                           scope: !4, file: !2, line: 7, type: !3)
3267     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_auto_variable, name: "y",
3268                           scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3269
3270 DIExpression
3271 """"""""""""
3272
3273 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences.  They are used in
3274 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3275 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3276 variable.
3277
3278 The current supported vocabulary is limited:
3279
3280 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3281 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3282 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3283   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3284
3285 .. code-block:: llvm
3286
3287     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3288     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3289     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3290     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3291
3292 DIObjCProperty
3293 """"""""""""""
3294
3295 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3296
3297 .. code-block:: llvm
3298
3299     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3300                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3301
3302 DIImportedEntity
3303 """"""""""""""""
3304
3305 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3306 compile unit.
3307
3308 .. code-block:: llvm
3309
3310    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3311                           entity: !1, line: 7)
3312
3313 '``tbaa``' Metadata
3314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3315
3316 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3317 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3318 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3319 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3320 custom alias analysis behavior for other languages.
3321
3322 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3323 to three fields, e.g.:
3324
3325 .. code-block:: llvm
3326
3327     !0 = !{ !"an example type tree" }
3328     !1 = !{ !"int", !0 }
3329     !2 = !{ !"float", !0 }
3330     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3331
3332 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3333 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3334 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3335 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3336 common names.
3337
3338 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3339 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3340 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3341 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3342 from multiple front-ends is handled conservatively.
3343
3344 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3345 indicates that the type is "constant" (meaning
3346 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3347 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3348
3349 '``tbaa.struct``' Metadata
3350 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3351
3352 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
3353 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
3354 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
3355 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
3356 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
3357 of the aggregate.
3358
3359 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
3360 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
3361
3362 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
3363 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
3364 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
3365 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
3366 its tbaa tag. e.g.:
3367
3368 .. code-block:: llvm
3369
3370     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
3371
3372 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
3373 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
3374 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
3375
3376 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
3377 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
3378 does not carry useful data and need not be preserved.
3379
3380 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
3381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3382
3383 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
3384 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
3385 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
3386 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
3387 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
3388 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
3389 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
3390 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
3391 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
3392 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
3393 alias.
3394
3395 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
3396 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
3397 string then it can be combined accross functions and translation units. A
3398 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
3399 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
3400
3401 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
3402 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
3403 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
3404 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
3405 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
3406 optionally be provided as a third list entry.
3407
3408 For example,
3409
3410 .. code-block:: llvm
3411
3412     ; Two scope domains:
3413     !0 = !{!0}
3414     !1 = !{!1}
3415
3416     ; Some scopes in these domains:
3417     !2 = !{!2, !0}
3418     !3 = !{!3, !0}
3419     !4 = !{!4, !1}
3420
3421     ; Some scope lists:
3422     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
3423     !6 = !{!4, !3, !2}
3424     !7 = !{!3}
3425
3426     ; These two instructions don't alias:
3427     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3428     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
3429
3430     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
3431     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
3432     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3433     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
3434
3435     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
3436     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3437     ; !alias.scope list):
3438     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
3439     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3440
3441 '``fpmath``' Metadata
3442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3443
3444 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3445 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3446 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3447 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3448 it. ULP is defined as follows:
3449
3450     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3451     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3452     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3453     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3454     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3455
3456 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3457 number representing the maximum relative error, for example:
3458
3459 .. code-block:: llvm
3460
3461     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3462
3463 .. _range-metadata:
3464
3465 '``range``' Metadata
3466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3467
3468 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3469 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3470 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3471 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3472 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3473 pair. Each pair has the following properties:
3474
3475 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3476 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3477 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3478 -  The range is allowed to wrap.
3479 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3480    ``a!=b``.
3481
3482 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3483 they must be non-contiguous.
3484
3485 Examples:
3486
3487 .. code-block:: llvm
3488
3489       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3490       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3491       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3492       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3493              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3494     ...
3495     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3496     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3497     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3498     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3499
3500 '``llvm.loop``'
3501 ^^^^^^^^^^^^^^^
3502
3503 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3504 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3505 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3506 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3507 specified with the name ``llvm.loop``.
3508
3509 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3510 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3511 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3512 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3513 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3514 constructs:
3515
3516 .. code-block:: llvm
3517
3518     !0 = !{!0}
3519     !1 = !{!1}
3520
3521 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3522 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3523 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3524 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3525
3526 .. code-block:: llvm
3527
3528       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3529     ...
3530     !0 = !{!0, !1}
3531     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3532
3533 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3535
3536 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3537 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3538 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3539 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3540 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3541 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3542 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3543 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3544 in determining the safety of these transformations.
3545
3546 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3548
3549 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3550 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3551 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3552 example:
3553
3554 .. code-block:: llvm
3555
3556    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3557
3558 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3559 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3560 then the interleave count will be determined automatically.
3561
3562 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3564
3565 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3566 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3567 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3568 0 disables vectorization:
3569
3570 .. code-block:: llvm
3571
3572    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3573    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3574
3575 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3577
3578 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3579 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3580 operand is an integer specifying the width. For example:
3581
3582 .. code-block:: llvm
3583
3584    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3585
3586 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3587 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3588 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3589 determined automatically.
3590
3591 '``llvm.loop.unroll``'
3592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3593
3594 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3595 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3596 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3597 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3598 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3599 optimizer believes it is safe to do so.
3600
3601 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3603
3604 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3605 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3606 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3607 example:
3608
3609 .. code-block:: llvm
3610
3611    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3612
3613 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3614 will be partially unrolled.
3615
3616 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3618
3619 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3620 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3621
3622 .. code-block:: llvm
3623
3624    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3625
3626 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
3627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3628
3629 This metadata either disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
3630 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``.  For example:
3631
3632 .. code-block:: llvm
3633
3634    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
3635
3636 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3638
3639 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3640 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3641 For example:
3642
3643 .. code-block:: llvm
3644
3645    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3646
3647 '``llvm.mem``'
3648 ^^^^^^^^^^^^^^^
3649
3650 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3651 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3652
3653 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3655
3656 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
3657 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
3658 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
3659 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
3660 with the same loop identifier.
3661
3662 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
3663 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
3664 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
3665 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
3666 ``L2``.
3667
3668 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
3669 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
3670 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
3671 loop.
3672
3673 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
3674 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
3675 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail
3676 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
3677 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
3678 insert new memory instructions into the loop body).
3679
3680 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3681 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3682 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3683
3684 .. code-block:: llvm
3685
3686    for.body:
3687      ...
3688      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3689      ...
3690      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3691      ...
3692      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3693
3694    for.end:
3695    ...
3696    !0 = !{!0}
3697
3698 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3699 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3700 the loop identifier metadata node directly:
3701
3702 .. code-block:: llvm
3703
3704    outer.for.body:
3705      ...
3706      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3707      ...
3708      br label %inner.for.body
3709
3710    inner.for.body:
3711      ...
3712      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3713      ...
3714      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3715      ...
3716      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3717
3718    inner.for.end:
3719      ...
3720      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3721      ...
3722      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3723
3724    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3725    ...
3726    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3727    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3728    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3729
3730 '``llvm.bitsets``'
3731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3732
3733 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
3734 :doc:`bitsets <BitSets>`.
3735
3736 Module Flags Metadata
3737 =====================
3738
3739 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3740 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3741 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3742 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3743 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3744 look it up.
3745
3746 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3747 Each triplet has the following form:
3748
3749 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3750    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3751    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3752    described below.
3753 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3754    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3755    including entries with the **Require** behavior).
3756 -  The third element is the value of the flag.
3757
3758 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3759 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3760 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3761 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3762 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3763 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3764
3765 The following behaviors are supported:
3766
3767 .. list-table::
3768    :header-rows: 1
3769    :widths: 10 90
3770
3771    * - Value
3772      - Behavior
3773
3774    * - 1
3775      - **Error**
3776            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3777            is that of the operands.
3778
3779    * - 2
3780      - **Warning**
3781            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3782            operand for the flag from the first module being linked.
3783
3784    * - 3
3785      - **Require**
3786            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3787            specified value after linking is performed. The value must be a
3788            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3789            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3790            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3791            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3792            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3793
3794    * - 4
3795      - **Override**
3796            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3797            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3798            differ, an error will be emitted.
3799
3800    * - 5
3801      - **Append**
3802            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3803
3804    * - 6
3805      - **AppendUnique**
3806            Appends the two values, which are required to be metadata
3807            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3808            during the append operation.
3809
3810 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3811 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3812 value) or **Override**.
3813
3814 An example of module flags:
3815
3816 .. code-block:: llvm
3817
3818     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3819     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3820     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3821     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3822       !{
3823         !"foo", i32 1
3824       }
3825     }
3826     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3827
3828 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3829    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3830    values are not equal.
3831
3832 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3833    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3834    '37'.
3835
3836 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3837    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3838    warning if their values are not equal.
3839
3840 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3841
3842    ::
3843
3844        !{ !"foo", i32 1 }
3845
3846    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3847    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3848    performed.
3849
3850 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3851 ----------------------------------------------------
3852
3853 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3854 collection in a special section called "image info". The metadata
3855 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3856 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3857 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3858 be merged rather than appended together.
3859
3860 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3861 following key-value pairs:
3862
3863 .. list-table::
3864    :header-rows: 1
3865    :widths: 30 70
3866
3867    * - Key
3868      - Value
3869
3870    * - ``Objective-C Version``
3871      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3872
3873    * - ``Objective-C Image Info Version``
3874      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3875        always 0.
3876
3877    * - ``Objective-C Image Info Section``
3878      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3879        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3880        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3881        Objective-C ABI version 2.
3882
3883    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3884      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3885        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3886        collection supported.
3887
3888    * - ``Objective-C GC Only``
3889      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3890        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3891        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3892
3893 Some important flag interactions:
3894
3895 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3896    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3897    2, then the resulting module has the
3898    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3899 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3900    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3901
3902 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3903 --------------------------------------------
3904
3905 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3906 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3907 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3908 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3909
3910 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3911 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3912 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3913 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3914 list of metadata strings defining linker options.
3915
3916 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3917 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3918 framework::
3919
3920     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3921        !{
3922           !{ !"-lz" },
3923           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3924     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3925
3926 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3927 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3928 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3929 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3930 assembly writer or object file emitter.
3931
3932 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3933 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3934 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3935
3936 C type width Module Flags Metadata
3937 ----------------------------------
3938
3939 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3940 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3941 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3942 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3943 width.
3944
3945 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3946 flags metadata, using the following key-value pairs:
3947
3948 .. list-table::
3949    :header-rows: 1
3950    :widths: 30 70
3951
3952    * - Key
3953      - Value
3954
3955    * - short_wchar
3956      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3957        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3958
3959    * - short_enum
3960      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3961        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3962          represent all of its values.
3963
3964 For example, the following metadata section specifies that the module was
3965 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3966 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3967
3968     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3969     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3970     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3971
3972 .. _intrinsicglobalvariables:
3973
3974 Intrinsic Global Variables
3975 ==========================
3976
3977 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3978 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3979 All globals of this sort should have a section specified as
3980 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3981 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3982
3983 .. _gv_llvmused:
3984
3985 The '``llvm.used``' Global Variable
3986 -----------------------------------
3987
3988 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3989 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3990 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3991 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3992 use of it is:
3993
3994 .. code-block:: llvm
3995
3996     @X = global i8 4
3997     @Y = global i32 123
3998
3999     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4000        i8* @X,
4001        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4002     ], section "llvm.metadata"
4003
4004 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4005 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4006 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4007 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4008 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4009 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4010 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4011
4012 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4013 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4014 molesting the symbol.
4015
4016 .. _gv_llvmcompilerused:
4017
4018 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4019 --------------------------------------------
4020
4021 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4022 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4023 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4024 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4025 by ``@llvm.used``.
4026
4027 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4028 and should not be exposed to source languages.
4029
4030 .. _gv_llvmglobalctors:
4031
4032 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4033 -------------------------------------------
4034
4035 .. code-block:: llvm
4036
4037     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4038     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4039
4040 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4041 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4042 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4043 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4044 functions with the same priority is not defined.
4045
4046 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4047 or function, the initializer function will only run if the associated
4048 data from the current module is not discarded.
4049
4050 .. _llvmglobaldtors:
4051
4052 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4053 -------------------------------------------
4054
4055 .. code-block:: llvm
4056
4057     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4058     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4059
4060 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4061 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4062 The functions referenced by this array will be called in descending
4063 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4064 order of functions with the same priority is not defined.
4065
4066 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4067 or function, the destructor function will only run if the associated
4068 data from the current module is not discarded.
4069
4070 Instruction Reference
4071 =====================
4072
4073 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4074 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4075 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4076 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4077 :ref:`other instructions <otherops>`.
4078
4079 .. _terminators:
4080
4081 Terminator Instructions
4082 -----------------------
4083
4084 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4085 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4086 block should be executed after the current block is finished. These
4087 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4088 control flow, not values (the one exception being the
4089 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4090
4091 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4092 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4093 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4094 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4095
4096 .. _i_ret:
4097
4098 '``ret``' Instruction
4099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4100
4101 Syntax:
4102 """""""
4103
4104 ::
4105
4106       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4107       ret void                 ; Return from void function
4108
4109 Overview:
4110 """""""""
4111
4112 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4113 a value) from a function back to the caller.
4114
4115 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4116 value and then causes control flow, and one that just causes control
4117 flow to occur.
4118
4119 Arguments:
4120 """"""""""
4121
4122 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4123 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4124 class <t_firstclass>`' type.
4125
4126 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4127 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4128 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4129 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4130 value.
4131
4132 Semantics:
4133 """"""""""
4134
4135 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4136 the calling function's context. If the caller is a
4137 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4138 instruction after the call. If the caller was an
4139 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4140 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4141 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4142 value.
4143
4144 Example:
4145 """"""""
4146
4147 .. code-block:: llvm
4148
4149       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4150       ret void                        ; Return from a void function
4151       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4152
4153 .. _i_br:
4154
4155 '``br``' Instruction
4156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4157
4158 Syntax:
4159 """""""
4160
4161 ::
4162
4163       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4164       br label <dest>          ; Unconditional branch
4165
4166 Overview:
4167 """""""""
4168
4169 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4170 different basic block in the current function. There are two forms of
4171 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4172 unconditional branch.
4173
4174 Arguments:
4175 """"""""""
4176
4177 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4178 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4179 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4180
4181 Semantics:
4182 """"""""""
4183
4184 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4185 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4186 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4187 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4188
4189 Example:
4190 """"""""
4191
4192 .. code-block:: llvm
4193
4194     Test:
4195       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4196       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4197     IfEqual:
4198       ret i32 1
4199     IfUnequal:
4200       ret i32 0
4201
4202 .. _i_switch:
4203
4204 '``switch``' Instruction
4205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4206
4207 Syntax:
4208 """""""
4209
4210 ::
4211
4212       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4213
4214 Overview:
4215 """""""""
4216
4217 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4218 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4219 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4220 destinations.
4221
4222 Arguments:
4223 """"""""""
4224
4225 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4226 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4227 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4228 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4229
4230 Semantics:
4231 """"""""""
4232
4233 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4234 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4235 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4236 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4237 to the default destination.
4238
4239 Implementation:
4240 """""""""""""""
4241
4242 Depending on properties of the target machine and the particular
4243 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4244 different ways. For example, it could be generated as a series of
4245 chained conditional branches or with a lookup table.
4246
4247 Example:
4248 """"""""
4249
4250 .. code-block:: llvm
4251
4252      ; Emulate a conditional br instruction
4253      %Val = zext i1 %value to i32
4254      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4255
4256      ; Emulate an unconditional br instruction
4257      switch i32 0, label %dest [ ]
4258
4259      ; Implement a jump table:
4260      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4261                                          i32 1, label %onone
4262                                          i32 2, label %ontwo ]
4263
4264 .. _i_indirectbr:
4265
4266 '``indirectbr``' Instruction
4267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4268
4269 Syntax:
4270 """""""
4271
4272 ::
4273
4274       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4275
4276 Overview:
4277 """""""""
4278
4279 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4280 label within the current function, whose address is specified by
4281 "``address``". Address must be derived from a
4282 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4283
4284 Arguments:
4285 """"""""""
4286
4287 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4288 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4289 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4290 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4291
4292 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4293 accurate understanding of the CFG.
4294
4295 Semantics:
4296 """"""""""
4297
4298 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4299 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4300 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4301 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4302
4303 Implementation:
4304 """""""""""""""
4305
4306 This is typically implemented with a jump through a register.
4307
4308 Example:
4309 """"""""
4310
4311 .. code-block:: llvm
4312
4313      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4314
4315 .. _i_invoke:
4316
4317 '``invoke``' Instruction
4318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4319
4320 Syntax:
4321 """""""
4322
4323 ::
4324
4325       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4326                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4327
4328 Overview:
4329 """""""""
4330
4331 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4332 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4333 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4334 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4335 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4336 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4337 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4338 nearest "exception" label.
4339
4340 The '``exception``' label is a `landing
4341 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4342 '``exception``' label is required to have the
4343 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4344 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4345 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4346 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4347 instruction, so that the important information contained within the
4348 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
4349
4350 Arguments:
4351 """"""""""
4352
4353 This instruction requires several arguments:
4354
4355 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
4356    convention <callingconv>` the call should use. If none is
4357    specified, the call defaults to using C calling conventions.
4358 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
4359    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
4360    are valid here.
4361 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
4362    function value being invoked. In most cases, this is a direct
4363    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
4364    branching off an arbitrary pointer to function value.
4365 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
4366    function to be invoked.
4367 #. '``function args``': argument list whose types match the function
4368    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
4369    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
4370    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
4371    extra arguments can be specified.
4372 #. '``normal label``': the label reached when the called function
4373    executes a '``ret``' instruction.
4374 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
4375    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
4376    mechanism.
4377 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
4378    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
4379    attributes are valid here.
4380
4381 Semantics:
4382 """"""""""
4383
4384 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
4385 instruction in most regards. The primary difference is that it
4386 establishes an association with a label, which is used by the runtime
4387 library to unwind the stack.
4388
4389 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
4390 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
4391 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
4392 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
4393
4394 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
4395 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
4396 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
4397 return value is available.
4398
4399 Example:
4400 """"""""
4401
4402 .. code-block:: llvm
4403
4404       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
4405                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4406       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
4407                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4408
4409 .. _i_resume:
4410
4411 '``resume``' Instruction
4412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4413
4414 Syntax:
4415 """""""
4416
4417 ::
4418
4419       resume <type> <value>
4420
4421 Overview:
4422 """""""""
4423
4424 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
4425 successors.
4426
4427 Arguments:
4428 """"""""""
4429
4430 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
4431 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
4432 function.
4433
4434 Semantics:
4435 """"""""""
4436
4437 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
4438 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
4439 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
4440
4441 Example:
4442 """"""""
4443
4444 .. code-block:: llvm
4445
4446       resume { i8*, i32 } %exn
4447
4448 .. _i_unreachable:
4449
4450 '``unreachable``' Instruction
4451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4452
4453 Syntax:
4454 """""""
4455
4456 ::
4457
4458       unreachable
4459
4460 Overview:
4461 """""""""
4462
4463 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4464 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4465 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4466 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4467
4468 Semantics:
4469 """"""""""
4470
4471 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4472
4473 .. _binaryops:
4474
4475 Binary Operations
4476 -----------------
4477
4478 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4479 They require two operands of the same type, execute an operation on
4480 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4481 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4482 result value has the same type as its operands.
4483
4484 There are several different binary operators:
4485
4486 .. _i_add:
4487
4488 '``add``' Instruction
4489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4490
4491 Syntax:
4492 """""""
4493
4494 ::
4495
4496       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4497       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4498       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4499       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4500
4501 Overview:
4502 """""""""
4503
4504 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4505
4506 Arguments:
4507 """"""""""
4508
4509 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4510 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4511 arguments must have identical types.
4512
4513 Semantics:
4514 """"""""""
4515
4516 The value produced is the integer sum of the two operands.
4517
4518 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4519 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4520 the result.
4521
4522 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4523 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4524
4525 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4526 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4527 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4528 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4529
4530 Example:
4531 """"""""
4532
4533 .. code-block:: llvm
4534
4535       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4536
4537 .. _i_fadd:
4538
4539 '``fadd``' Instruction
4540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4541
4542 Syntax:
4543 """""""
4544
4545 ::
4546
4547       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4548
4549 Overview:
4550 """""""""
4551
4552 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4553
4554 Arguments:
4555 """"""""""
4556
4557 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4558 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4559 Both arguments must have identical types.
4560
4561 Semantics:
4562 """"""""""
4563
4564 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4565 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4566 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4567 optimizations:
4568
4569 Example:
4570 """"""""
4571
4572 .. code-block:: llvm
4573
4574       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4575
4576 '``sub``' Instruction
4577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4578
4579 Syntax:
4580 """""""
4581
4582 ::
4583
4584       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4585       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4586       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4587       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4588
4589 Overview:
4590 """""""""
4591
4592 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4593
4594 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4595 instruction present in most other intermediate representations.
4596
4597 Arguments:
4598 """"""""""
4599
4600 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4601 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4602 arguments must have identical types.
4603
4604 Semantics:
4605 """"""""""
4606
4607 The value produced is the integer difference of the two operands.
4608
4609 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4610 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4611 the result.
4612
4613 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4614 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4615
4616 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4617 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4618 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4619 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4620
4621 Example:
4622 """"""""
4623
4624 .. code-block:: llvm
4625
4626       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4627       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4628
4629 .. _i_fsub:
4630
4631 '``fsub``' Instruction
4632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4633
4634 Syntax:
4635 """""""
4636
4637 ::
4638
4639       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4640
4641 Overview:
4642 """""""""
4643
4644 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4645
4646 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4647 instruction present in most other intermediate representations.
4648
4649 Arguments:
4650 """"""""""
4651
4652 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4653 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4654 Both arguments must have identical types.
4655
4656 Semantics:
4657 """"""""""
4658
4659 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4660 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4661 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4662 unsafe floating point optimizations:
4663
4664 Example:
4665 """"""""
4666
4667 .. code-block:: llvm
4668
4669       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4670       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4671
4672 '``mul``' Instruction
4673 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4674
4675 Syntax:
4676 """""""
4677
4678 ::
4679
4680       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4681       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4682       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4683       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4684
4685 Overview:
4686 """""""""
4687
4688 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4689
4690 Arguments:
4691 """"""""""
4692
4693 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4694 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4695 arguments must have identical types.
4696
4697 Semantics:
4698 """"""""""
4699
4700 The value produced is the integer product of the two operands.
4701
4702 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4703 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4704 bit width of the result.
4705
4706 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4707 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4708 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4709 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4710 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4711 product.
4712
4713 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4714 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4715 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4716 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4717
4718 Example:
4719 """"""""
4720
4721 .. code-block:: llvm
4722
4723       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4724
4725 .. _i_fmul:
4726
4727 '``fmul``' Instruction
4728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4729
4730 Syntax:
4731 """""""
4732
4733 ::
4734
4735       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4736
4737 Overview:
4738 """""""""
4739
4740 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4741
4742 Arguments:
4743 """"""""""
4744
4745 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4746 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4747 Both arguments must have identical types.
4748
4749 Semantics:
4750 """"""""""
4751
4752 The value produced is the floating point product of the two operands.
4753 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4754 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4755 unsafe floating point optimizations:
4756
4757 Example:
4758 """"""""
4759
4760 .. code-block:: llvm
4761
4762       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4763
4764 '``udiv``' Instruction
4765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4766
4767 Syntax:
4768 """""""
4769
4770 ::
4771
4772       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4773       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4774
4775 Overview:
4776 """""""""
4777
4778 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4779
4780 Arguments:
4781 """"""""""
4782
4783 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4784 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4785 arguments must have identical types.
4786
4787 Semantics:
4788 """"""""""
4789
4790 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4791
4792 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4793 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4794
4795 Division by zero leads to undefined behavior.
4796
4797 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4798 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4799 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4800
4801 Example:
4802 """"""""
4803
4804 .. code-block:: llvm
4805
4806       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4807
4808 '``sdiv``' Instruction
4809 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4810
4811 Syntax:
4812 """""""
4813
4814 ::
4815
4816       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4817       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4818
4819 Overview:
4820 """""""""
4821
4822 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4823
4824 Arguments:
4825 """"""""""
4826
4827 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4828 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4829 arguments must have identical types.
4830
4831 Semantics:
4832 """"""""""
4833
4834 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4835 rounded towards zero.
4836
4837 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4838 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4839
4840 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4841 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4842 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4843
4844 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4845 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4846
4847 Example:
4848 """"""""
4849
4850 .. code-block:: llvm
4851
4852       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4853
4854 .. _i_fdiv:
4855
4856 '``fdiv``' Instruction
4857 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4858
4859 Syntax:
4860 """""""
4861
4862 ::
4863
4864       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4865
4866 Overview:
4867 """""""""
4868
4869 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4870
4871 Arguments:
4872 """"""""""
4873
4874 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4875 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4876 Both arguments must have identical types.
4877
4878 Semantics:
4879 """"""""""
4880
4881 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4882 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4883 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4884 unsafe floating point optimizations:
4885
4886 Example:
4887 """"""""
4888
4889 .. code-block:: llvm
4890
4891       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4892
4893 '``urem``' Instruction
4894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4895
4896 Syntax:
4897 """""""
4898
4899 ::
4900
4901       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4902
4903 Overview:
4904 """""""""
4905
4906 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4907 division of its two arguments.
4908
4909 Arguments:
4910 """"""""""
4911
4912 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4913 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4914 arguments must have identical types.
4915
4916 Semantics:
4917 """"""""""
4918
4919 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4920 This instruction always performs an unsigned division to get the
4921 remainder.
4922
4923 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4924 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4925
4926 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4927
4928 Example:
4929 """"""""
4930
4931 .. code-block:: llvm
4932
4933       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4934
4935 '``srem``' Instruction
4936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4937
4938 Syntax:
4939 """""""
4940
4941 ::
4942
4943       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4944
4945 Overview:
4946 """""""""
4947
4948 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4949 division of its two operands. This instruction can also take
4950 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4951 must be integers.
4952
4953 Arguments:
4954 """"""""""
4955
4956 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4957 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4958 arguments must have identical types.
4959
4960 Semantics:
4961 """"""""""
4962
4963 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4964 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4965 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4966 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4967 difference, see `The Math
4968 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4969 table of how this is implemented in various languages, please see
4970 `Wikipedia: modulo
4971 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4972
4973 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4974 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4975
4976 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4977 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4978 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4979 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4980 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4981 result of the division and the remainder.)
4982
4983 Example:
4984 """"""""
4985
4986 .. code-block:: llvm
4987
4988       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4989
4990 .. _i_frem:
4991
4992 '``frem``' Instruction
4993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4994
4995 Syntax:
4996 """""""
4997
4998 ::
4999
5000       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5001
5002 Overview:
5003 """""""""
5004
5005 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5006 its two operands.
5007
5008 Arguments:
5009 """"""""""
5010
5011 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5012 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5013 Both arguments must have identical types.
5014
5015 Semantics:
5016 """"""""""
5017
5018 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5019 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5020 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5021 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5022
5023 Example:
5024 """"""""
5025
5026 .. code-block:: llvm
5027
5028       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5029
5030 .. _bitwiseops:
5031
5032 Bitwise Binary Operations
5033 -------------------------
5034
5035 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5036 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5037 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5038 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5039 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5040
5041 '``shl``' Instruction
5042 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5043
5044 Syntax:
5045 """""""
5046
5047 ::
5048
5049       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5050       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5051       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5052       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5053
5054 Overview:
5055 """""""""
5056
5057 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
5058 a specified number of bits.
5059
5060 Arguments:
5061 """"""""""
5062
5063 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
5064 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5065 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5066
5067 Semantics:
5068 """"""""""
5069
5070 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
5071 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
5072 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
5073 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
5074 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
5075 in ``op2``.
5076
5077 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5078 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
5079 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5080 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
5081 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
5082 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
5083 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
5084
5085 Example:
5086 """"""""
5087
5088 .. code-block:: llvm
5089
5090       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
5091       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
5092       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
5093       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
5094       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
5095
5096 '``lshr``' Instruction
5097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5098
5099 Syntax:
5100 """""""
5101
5102 ::
5103
5104       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5105       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5106
5107 Overview:
5108 """""""""
5109
5110 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
5111 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
5112
5113 Arguments:
5114 """"""""""
5115
5116 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
5117 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5118 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5119
5120 Semantics:
5121 """"""""""
5122
5123 This instruction always performs a logical shift right operation. The
5124 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
5125 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5126 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5127 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5128 corresponding shift amount in ``op2``.
5129
5130 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
5131 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5132 non-zero.
5133
5134 Example:
5135 """"""""
5136
5137 .. code-block:: llvm
5138
5139       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5140       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5141       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5142       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
5143       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
5144       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
5145
5146 '``ashr``' Instruction
5147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5148
5149 Syntax:
5150 """""""
5151
5152 ::
5153
5154       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5155       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5156
5157 Overview:
5158 """""""""
5159
5160 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
5161 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
5162 extension.
5163
5164 Arguments:
5165 """"""""""
5166
5167 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
5168 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5169 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5170
5171 Semantics:
5172 """"""""""
5173
5174 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
5175 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
5176 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5177 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5178 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5179 corresponding shift amount in ``op2``.
5180
5181 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
5182 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5183 non-zero.
5184
5185 Example:
5186 """"""""
5187
5188 .. code-block:: llvm
5189
5190       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5191       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5192       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5193       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
5194       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
5195       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
5196
5197 '``and``' Instruction
5198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5199
5200 Syntax:
5201 """""""
5202
5203 ::
5204
5205       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5206
5207 Overview:
5208 """""""""
5209
5210 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
5211 operands.
5212
5213 Arguments:
5214 """"""""""
5215
5216 The two arguments to the '``and``' instruction must be
5217 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5218 arguments must have identical types.
5219
5220 Semantics:
5221 """"""""""
5222
5223 The truth table used for the '``and``' instruction is:
5224
5225 +-----+-----+-----+
5226 | In0 | In1 | Out |
5227 +-----+-----+-----+
5228 |   0 |   0 |   0 |
5229 +-----+-----+-----+
5230 |   0 |   1 |   0 |
5231 +-----+-----+-----+
5232 |   1 |   0 |   0 |
5233 +-----+-----+-----+
5234 |   1 |   1 |   1 |
5235 +-----+-----+-----+
5236
5237 Example:
5238 """"""""
5239
5240 .. code-block:: llvm
5241
5242       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
5243       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
5244       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
5245
5246 '``or``' Instruction
5247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5248
5249 Syntax:
5250 """""""
5251
5252 ::
5253
5254       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5255
5256 Overview:
5257 """""""""
5258
5259 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
5260 two operands.
5261
5262 Arguments:
5263 """"""""""
5264
5265 The two arguments to the '``or``' instruction must be
5266 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5267 arguments must have identical types.
5268
5269 Semantics:
5270 """"""""""
5271
5272 The truth table used for the '``or``' instruction is:
5273
5274 +-----+-----+-----+
5275 | In0 | In1 | Out |
5276 +-----+-----+-----+
5277 |   0 |   0 |   0 |
5278 +-----+-----+-----+
5279 |   0 |   1 |   1 |
5280 +-----+-----+-----+
5281 |   1 |   0 |   1 |
5282 +-----+-----+-----+
5283 |   1 |   1 |   1 |
5284 +-----+-----+-----+
5285
5286 Example:
5287 """"""""
5288
5289 ::
5290
5291       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
5292       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
5293       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5294
5295 '``xor``' Instruction
5296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5297
5298 Syntax:
5299 """""""
5300
5301 ::
5302
5303       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5304
5305 Overview:
5306 """""""""
5307
5308 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
5309 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
5310 complement" operation, which is the "~" operator in C.
5311
5312 Arguments:
5313 """"""""""
5314
5315 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
5316 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5317 arguments must have identical types.
5318
5319 Semantics:
5320 """"""""""
5321
5322 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
5323
5324 +-----+-----+-----+
5325 | In0 | In1 | Out |
5326 +-----+-----+-----+
5327 |   0 |   0 |   0 |
5328 +-----+-----+-----+
5329 |   0 |   1 |   1 |
5330 +-----+-----+-----+
5331 |   1 |   0 |   1 |
5332 +-----+-----+-----+
5333 |   1 |   1 |   0 |
5334 +-----+-----+-----+
5335
5336 Example:
5337 """"""""
5338
5339 .. code-block:: llvm
5340
5341       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
5342       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
5343       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5344       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
5345
5346 Vector Operations
5347 -----------------
5348
5349 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
5350 target-independent manner. These instructions cover the element-access
5351 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
5352 While LLVM does directly support these vector operations, many
5353 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
5354 take full advantage of a specific target.
5355
5356 .. _i_extractelement:
5357
5358 '``extractelement``' Instruction
5359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5360
5361 Syntax:
5362 """""""
5363
5364 ::
5365
5366       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
5367
5368 Overview:
5369 """""""""
5370
5371 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
5372 from a vector at a specified index.
5373
5374 Arguments:
5375 """"""""""
5376
5377 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
5378 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
5379 the position from which to extract the element. The index may be a
5380 variable of any integer type.
5381
5382 Semantics:
5383 """"""""""
5384
5385 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
5386 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
5387 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
5388
5389 Example:
5390 """"""""
5391
5392 .. code-block:: llvm
5393
5394       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
5395
5396 .. _i_insertelement:
5397
5398 '``insertelement``' Instruction
5399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5400
5401 Syntax:
5402 """""""
5403
5404 ::
5405
5406       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
5407
5408 Overview:
5409 """""""""
5410
5411 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
5412 vector at a specified index.
5413
5414 Arguments:
5415 """"""""""
5416
5417 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
5418 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
5419 type must equal the element type of the first operand. The third operand
5420 is an index indicating the position at which to insert the value. The
5421 index may be a variable of any integer type.
5422
5423 Semantics:
5424 """"""""""
5425
5426 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
5427 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
5428 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
5429 undefined.
5430
5431 Example:
5432 """"""""
5433
5434 .. code-block:: llvm
5435
5436       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
5437
5438 .. _i_shufflevector:
5439
5440 '``shufflevector``' Instruction
5441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5442
5443 Syntax:
5444 """""""
5445
5446 ::
5447
5448       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
5449
5450 Overview:
5451 """""""""
5452
5453 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
5454 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5455 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5456
5457 Arguments:
5458 """"""""""
5459
5460 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5461 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5462 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5463 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5464 same as the element type of the first two operands.
5465
5466 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5467 constant integer or undef values.
5468
5469 Semantics:
5470 """"""""""
5471
5472 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5473 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5474 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5475 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5476 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5477 only one vector.
5478
5479 Example:
5480 """"""""
5481
5482 .. code-block:: llvm
5483
5484       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5485                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5486       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5487                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5488       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5489                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5490       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5491                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5492
5493 Aggregate Operations
5494 --------------------
5495
5496 LLVM supports several instructions for working with
5497 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5498
5499 .. _i_extractvalue:
5500
5501 '``extractvalue``' Instruction
5502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5503
5504 Syntax:
5505 """""""
5506
5507 ::
5508
5509       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5510
5511 Overview:
5512 """""""""
5513
5514 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5515 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5516
5517 Arguments:
5518 """"""""""
5519
5520 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5521 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5522 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5523 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5524
5525 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5526
5527 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5528    omitted and assumed to be zero.
5529 -  At least one index must be specified.
5530 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5531
5532 Semantics:
5533 """"""""""
5534
5535 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5536 the index operands.
5537
5538 Example:
5539 """"""""
5540
5541 .. code-block:: llvm
5542
5543       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5544
5545 .. _i_insertvalue:
5546
5547 '``insertvalue``' Instruction
5548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5549
5550 Syntax:
5551 """""""
5552
5553 ::
5554
5555       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5556
5557 Overview:
5558 """""""""
5559
5560 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5561 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5562
5563 Arguments:
5564 """"""""""
5565
5566 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5567 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5568 a first-class value to insert. The following operands are constant
5569 indices indicating the position at which to insert the value in a
5570 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5571 to insert must have the same type as the value identified by the
5572 indices.
5573
5574 Semantics:
5575 """"""""""
5576
5577 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5578 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5579 indices is that of ``elt``.
5580
5581 Example:
5582 """"""""
5583
5584 .. code-block:: llvm
5585
5586       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5587       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5588       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5589
5590 .. _memoryops:
5591
5592 Memory Access and Addressing Operations
5593 ---------------------------------------
5594
5595 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5596 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5597 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5598 memory in LLVM.
5599
5600 .. _i_alloca:
5601
5602 '``alloca``' Instruction
5603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5604
5605 Syntax:
5606 """""""
5607
5608 ::
5609
5610       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5611
5612 Overview:
5613 """""""""
5614
5615 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5616 currently executing function, to be automatically released when this
5617 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5618 generic address space (address space zero).
5619
5620 Arguments:
5621 """"""""""
5622
5623 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5624 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5625 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5626 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5627 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5628 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5629 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5630 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5631 boundary compatible with the type.
5632
5633 '``type``' may be any sized type.
5634
5635 Semantics:
5636 """"""""""
5637
5638 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5639 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5640 memory is automatically released when the function returns. The
5641 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5642 variables that must have an address available. When the function returns
5643 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5644 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5645 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5646 is not specified.
5647
5648 Example:
5649 """"""""
5650
5651 .. code-block:: llvm
5652
5653       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5654       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5655       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5656       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5657
5658 .. _i_load:
5659
5660 '``load``' Instruction
5661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5662
5663 Syntax:
5664 """""""
5665
5666 ::
5667
5668       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
5669       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5670       !<index> = !{ i32 1 }
5671
5672 Overview:
5673 """""""""
5674
5675 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5676
5677 Arguments:
5678 """"""""""
5679
5680 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5681 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
5682 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5683 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5684 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5685 operations <volatile>`.
5686
5687 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5688 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5689 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5690 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5691 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5692 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5693 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5694 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5695 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5696 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5697 any defined semantics for atomic loads.
5698
5699 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5700 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5701 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5702 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5703 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5704 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5705 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5706 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5707
5708 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5709 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5710 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5711 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5712 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5713 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5714 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5715
5716 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5717 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5718 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5719 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5720 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5721 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
5722 but it does imply that once the location is known dereferenceable
5723 its value is henceforth unchanging.
5724
5725 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5726 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5727 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5728 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5729 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5730 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
5731 to loads of a pointer type.
5732
5733 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
5734 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
5735 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction 
5736 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
5737 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
5738 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable'' 
5739 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5740 to loads of a pointer type.
5741
5742 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
5743 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
5744 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the 
5745 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
5746 dereferenceable or null.
5747 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
5748 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null'' 
5749 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5750 to loads of a pointer type.
5751
5752 Semantics:
5753 """"""""""
5754
5755 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5756 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5757 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5758 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5759 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5760 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5761 written using a store of the same type.
5762
5763 Examples:
5764 """""""""
5765
5766 .. code-block:: llvm
5767
5768       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5769       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5770       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
5771
5772 .. _i_store:
5773
5774 '``store``' Instruction
5775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5776
5777 Syntax:
5778 """""""
5779
5780 ::
5781
5782       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5783       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5784
5785 Overview:
5786 """""""""
5787
5788 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5789
5790 Arguments:
5791 """"""""""
5792
5793 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5794 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5795 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5796 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5797 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5798 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5799 operations <volatile>`.
5800
5801 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5802 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5803 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5804 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5805 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5806 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5807 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5808 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5809 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5810 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5811 have any defined semantics for atomic stores.
5812
5813 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5814 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5815 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5816 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5817 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5818 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5819 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5820 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5821
5822 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5823 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5824 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5825 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5826 be reused in the cache. The code generator may select special
5827 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5828 x86.
5829
5830 Semantics:
5831 """"""""""
5832
5833 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5834 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5835 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5836 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5837 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5838 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5839 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5840 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5841
5842 Example:
5843 """"""""
5844
5845 .. code-block:: llvm
5846
5847       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5848       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5849       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5850
5851 .. _i_fence:
5852
5853 '``fence``' Instruction
5854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5855
5856 Syntax:
5857 """""""
5858
5859 ::
5860
5861       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5862
5863 Overview:
5864 """""""""
5865
5866 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5867 between operations.
5868
5869 Arguments:
5870 """"""""""
5871
5872 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5873 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5874 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5875
5876 Semantics:
5877 """"""""""
5878
5879 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5880 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5881 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5882 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5883 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5884 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5885 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5886 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5887 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5888 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5889 *happens-before* edge.
5890
5891 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5892 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5893 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5894
5895 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5896 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5897 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5898
5899 Example:
5900 """"""""
5901
5902 .. code-block:: llvm
5903
5904       fence acquire                          ; yields void
5905       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5906
5907 .. _i_cmpxchg:
5908
5909 '``cmpxchg``' Instruction
5910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5911
5912 Syntax:
5913 """""""
5914
5915 ::
5916
5917       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5918
5919 Overview:
5920 """""""""
5921
5922 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5923 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5924 equal, it tries to store a new value into the memory.
5925
5926 Arguments:
5927 """"""""""
5928
5929 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5930 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5931 address, and a new value to place at that address if the compared values
5932 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5933 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5934 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5935 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5936 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5937 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5938 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5939
5940 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5941 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5942 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5943 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5944 ``release`` or ``acq_rel``.
5945
5946 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5947 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5948 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5949 respect to all other code in the system.
5950
5951 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5952 equal to the size in memory of the operand.
5953
5954 Semantics:
5955 """"""""""
5956
5957 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5958 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5959 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5960 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5961
5962 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5963 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5964 matched.
5965
5966 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5967 if the value loaded equals ``cmp``.
5968
5969 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5970 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5971 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5972
5973 Example:
5974 """"""""
5975
5976 .. code-block:: llvm
5977
5978     entry:
5979       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
5980       br label %loop
5981
5982     loop:
5983       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5984       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5985       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5986       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5987       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5988       br i1 %success, label %done, label %loop
5989
5990     done:
5991       ...
5992
5993 .. _i_atomicrmw:
5994
5995 '``atomicrmw``' Instruction
5996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5997
5998 Syntax:
5999 """""""
6000
6001 ::
6002
6003       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6004
6005 Overview:
6006 """""""""
6007
6008 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6009
6010 Arguments:
6011 """"""""""
6012
6013 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6014 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6015 operation. The operation must be one of the following keywords:
6016
6017 -  xchg
6018 -  add
6019 -  sub
6020 -  and
6021 -  nand
6022 -  or
6023 -  xor
6024 -  max
6025 -  min
6026 -  umax
6027 -  umin
6028
6029 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6030 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6031 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6032 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6033 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6034 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6035 operations <volatile>`.
6036
6037 Semantics:
6038 """"""""""
6039
6040 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6041 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6042 value at the location is returned. The modification is specified by the
6043 operation argument:
6044
6045 -  xchg: ``*ptr = val``
6046 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6047 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6048 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6049 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6050 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6051 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6052 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6053 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6054 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6055    comparison)
6056 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6057    comparison)
6058
6059 Example:
6060 """"""""
6061
6062 .. code-block:: llvm
6063
6064       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
6065
6066 .. _i_getelementptr:
6067
6068 '``getelementptr``' Instruction
6069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6070
6071 Syntax:
6072 """""""
6073
6074 ::
6075
6076       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6077       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6078       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
6079
6080 Overview:
6081 """""""""
6082
6083 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
6084 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
6085 address calculation only and does not access memory.
6086
6087 Arguments:
6088 """"""""""
6089
6090 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
6091 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
6092 base address to start from. The remaining arguments are indices
6093 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
6094 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
6095 into. The first index always indexes the pointer value given as the
6096 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
6097 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
6098 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
6099 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
6100 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
6101 would require loading the pointer before continuing calculation.
6102
6103 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
6104 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
6105 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
6106 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
6107 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
6108 required to be constant. These integers are treated as signed values
6109 where relevant.
6110
6111 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
6112 to LLVM:
6113
6114 .. code-block:: c
6115
6116     struct RT {
6117       char A;
6118       int B[10][20];
6119       char C;
6120     };
6121     struct ST {
6122       int X;
6123       double Y;
6124       struct RT Z;
6125     };
6126
6127     int *foo(struct ST *s) {
6128       return &s[1].Z.B[5][13];
6129     }
6130
6131 The LLVM code generated by Clang is:
6132
6133 .. code-block:: llvm
6134
6135     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
6136     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
6137
6138     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
6139     entry:
6140       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
6141       ret i32* %arrayidx
6142     }
6143
6144 Semantics:
6145 """"""""""
6146
6147 In the example above, the first index is indexing into the
6148 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
6149 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
6150 indexes into the third element of the structure, yielding a
6151 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
6152 structure. The third index indexes into the second element of the
6153 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
6154 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
6155 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
6156 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
6157
6158 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
6159 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
6160 for the given testcase is equivalent to:
6161
6162 .. code-block:: llvm
6163
6164     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
6165       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
6166       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
6167       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
6168       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
6169       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
6170       ret i32* %t5
6171     }
6172
6173 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
6174 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
6175 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
6176 of the addresses that would be formed by successive addition of the
6177 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
6178 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
6179 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
6180 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
6181 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
6182 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
6183
6184 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
6185 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
6186 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
6187 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
6188 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
6189 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
6190 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
6191 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
6192 information.
6193
6194 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
6195 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
6196
6197 Example:
6198 """"""""
6199
6200 .. code-block:: llvm
6201
6202         ; yields [12 x i8]*:aptr
6203         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
6204         ; yields i8*:vptr
6205         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
6206         ; yields i8*:eptr
6207         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
6208         ; yields i32*:iptr
6209         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
6210
6211 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
6212 must be a vector with the same number of elements. For example:
6213
6214 .. code-block:: llvm
6215
6216      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
6217
6218 Conversion Operations
6219 ---------------------
6220
6221 The instructions in this category are the conversion instructions
6222 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
6223 various bit conversions on the operand.
6224
6225 '``trunc .. to``' Instruction
6226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6227
6228 Syntax:
6229 """""""
6230
6231 ::
6232
6233       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6234
6235 Overview:
6236 """""""""
6237
6238 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
6239
6240 Arguments:
6241 """"""""""
6242
6243 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
6244 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
6245 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6246 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
6247 types are not allowed.
6248
6249 Semantics:
6250 """"""""""
6251
6252 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
6253 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
6254 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
6255 It will always truncate bits.
6256
6257 Example:
6258 """"""""
6259
6260 .. code-block:: llvm
6261
6262       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
6263       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
6264       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
6265       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
6266
6267 '``zext .. to``' Instruction
6268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6269
6270 Syntax:
6271 """""""
6272
6273 ::
6274
6275       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6276
6277 Overview:
6278 """""""""
6279
6280 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
6281
6282 Arguments:
6283 """"""""""
6284
6285 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6286 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6287 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6288 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6289
6290 Semantics:
6291 """"""""""
6292
6293 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
6294 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
6295
6296 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
6297
6298 Example:
6299 """"""""
6300
6301 .. code-block:: llvm
6302
6303       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
6304       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
6305       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6306
6307 '``sext .. to``' Instruction
6308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6309
6310 Syntax:
6311 """""""
6312
6313 ::
6314
6315       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6316
6317 Overview:
6318 """""""""
6319
6320 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
6321
6322 Arguments:
6323 """"""""""
6324
6325 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6326 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6327 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6328 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6329
6330 Semantics:
6331 """"""""""
6332
6333 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
6334 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
6335 of the type ``ty2``.
6336
6337 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
6338
6339 Example:
6340 """"""""
6341
6342 .. code-block:: llvm
6343
6344       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
6345       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
6346       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6347
6348 '``fptrunc .. to``' Instruction
6349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6350
6351 Syntax:
6352 """""""
6353
6354 ::
6355
6356       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6357
6358 Overview:
6359 """""""""
6360
6361 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
6362
6363 Arguments:
6364 """"""""""
6365
6366 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6367 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
6368 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
6369 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
6370
6371 Semantics:
6372 """"""""""
6373
6374 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
6375 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
6376 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
6377 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
6378
6379 Example:
6380 """"""""
6381
6382 .. code-block:: llvm
6383
6384       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
6385       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
6386
6387 '``fpext .. to``' Instruction
6388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6389
6390 Syntax:
6391 """""""
6392
6393 ::
6394
6395       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6396
6397 Overview:
6398 """""""""
6399
6400 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
6401 point value.
6402
6403 Arguments:
6404 """"""""""
6405
6406 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6407 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
6408 to. The source type must be smaller than the destination type.
6409
6410 Semantics:
6411 """"""""""
6412
6413 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
6414 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
6415 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
6416 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
6417 *no-op cast* for a floating point cast.
6418
6419 Example:
6420 """"""""
6421
6422 .. code-block:: llvm
6423
6424       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
6425       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
6426
6427 '``fptoui .. to``' Instruction
6428 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6429
6430 Syntax:
6431 """""""
6432
6433 ::
6434
6435       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6436
6437 Overview:
6438 """""""""
6439
6440 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
6441 integer equivalent of type ``ty2``.
6442
6443 Arguments:
6444 """"""""""
6445
6446 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
6447 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6448 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6449 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6450 type with the same number of elements as ``ty``
6451
6452 Semantics:
6453 """"""""""
6454
6455 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
6456 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6457 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6458 are undefined.
6459
6460 Example:
6461 """"""""
6462
6463 .. code-block:: llvm
6464
6465       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
6466       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
6467       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
6468
6469 '``fptosi .. to``' Instruction
6470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6471
6472 Syntax:
6473 """""""
6474
6475 ::
6476
6477       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6478
6479 Overview:
6480 """""""""
6481
6482 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6483 ``value`` to type ``ty2``.
6484
6485 Arguments:
6486 """"""""""
6487
6488 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6489 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6490 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6491 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6492 type with the same number of elements as ``ty``
6493
6494 Semantics:
6495 """"""""""
6496
6497 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6498 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6499 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6500 are undefined.
6501
6502 Example:
6503 """"""""
6504
6505 .. code-block:: llvm
6506
6507       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6508       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6509       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6510
6511 '``uitofp .. to``' Instruction
6512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6513
6514 Syntax:
6515 """""""
6516
6517 ::
6518
6519       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6520
6521 Overview:
6522 """""""""
6523
6524 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6525 and converts that value to the ``ty2`` type.
6526
6527 Arguments:
6528 """"""""""
6529
6530 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6531 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6532 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6533 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6534 type with the same number of elements as ``ty``
6535
6536 Semantics:
6537 """"""""""
6538
6539 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6540 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6541 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6542 are undefined.
6543
6544 Example:
6545 """"""""
6546
6547 .. code-block:: llvm
6548
6549       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6550       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6551
6552 '``sitofp .. to``' Instruction
6553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6554
6555 Syntax:
6556 """""""
6557
6558 ::
6559
6560       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6561
6562 Overview:
6563 """""""""
6564
6565 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6566 converts that value to the ``ty2`` type.
6567
6568 Arguments:
6569 """"""""""
6570
6571 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6572 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6573 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6574 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6575 type with the same number of elements as ``ty``
6576
6577 Semantics:
6578 """"""""""
6579
6580 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6581 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6582 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6583 undefined.
6584
6585 Example:
6586 """"""""
6587
6588 .. code-block:: llvm
6589
6590       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6591       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6592
6593 .. _i_ptrtoint:
6594
6595 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6597
6598 Syntax:
6599 """""""
6600
6601 ::
6602
6603       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6604
6605 Overview:
6606 """""""""
6607
6608 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6609 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6610
6611 Arguments:
6612 """"""""""
6613
6614 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6615 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6616 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6617 a vector of integers type.
6618
6619 Semantics:
6620 """"""""""
6621
6622 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6623 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6624 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6625 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6626 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6627 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6628 change.
6629
6630 Example:
6631 """"""""
6632
6633 .. code-block:: llvm
6634
6635       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6636       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6637       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6638
6639 .. _i_inttoptr:
6640
6641 '``inttoptr .. to``' Instruction
6642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6643
6644 Syntax:
6645 """""""
6646
6647 ::
6648
6649       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6650
6651 Overview:
6652 """""""""
6653
6654 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6655 pointer type, ``ty2``.
6656
6657 Arguments:
6658 """"""""""
6659
6660 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6661 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6662 type.
6663
6664 Semantics:
6665 """"""""""
6666
6667 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6668 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6669 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6670 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6671 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6672 nothing is done (*no-op cast*).
6673
6674 Example:
6675 """"""""
6676
6677 .. code-block:: llvm
6678
6679       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6680       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6681       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6682       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6683
6684 .. _i_bitcast:
6685
6686 '``bitcast .. to``' Instruction
6687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6688
6689 Syntax:
6690 """""""
6691
6692 ::
6693
6694       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6695
6696 Overview:
6697 """""""""
6698
6699 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6700 changing any bits.
6701
6702 Arguments:
6703 """"""""""
6704
6705 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6706 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6707 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6708 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6709 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6710 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6711 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6712 long as they have the same size).
6713
6714 Semantics:
6715 """"""""""
6716
6717 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6718 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6719 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6720 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6721 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6722 pointers) types with the same address space through this instruction.
6723 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6724 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6725
6726 Example:
6727 """"""""
6728
6729 .. code-block:: llvm
6730
6731       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6732       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6733       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6734       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6735
6736 .. _i_addrspacecast:
6737
6738 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6740
6741 Syntax:
6742 """""""
6743
6744 ::
6745
6746       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6747
6748 Overview:
6749 """""""""
6750
6751 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6752 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6753
6754 Arguments:
6755 """"""""""
6756
6757 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6758 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6759 address space.
6760
6761 Semantics:
6762 """"""""""
6763
6764 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6765 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6766 value modification, depending on the target and the address space
6767 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6768 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6769 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6770 location.
6771
6772 Example:
6773 """"""""
6774
6775 .. code-block:: llvm
6776
6777       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6778       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6779       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6780
6781 .. _otherops:
6782
6783 Other Operations
6784 ----------------
6785
6786 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6787 which defy better classification.
6788
6789 .. _i_icmp:
6790
6791 '``icmp``' Instruction
6792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6793
6794 Syntax:
6795 """""""
6796
6797 ::
6798
6799       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6800
6801 Overview:
6802 """""""""
6803
6804 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6805 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6806 pointer, or pointer vector operands.
6807
6808 Arguments:
6809 """"""""""
6810
6811 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6812 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6813 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6814
6815 #. ``eq``: equal
6816 #. ``ne``: not equal
6817 #. ``ugt``: unsigned greater than
6818 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6819 #. ``ult``: unsigned less than
6820 #. ``ule``: unsigned less or equal
6821 #. ``sgt``: signed greater than
6822 #. ``sge``: signed greater or equal
6823 #. ``slt``: signed less than
6824 #. ``sle``: signed less or equal
6825
6826 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6827 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6828 must also be identical types.
6829
6830 Semantics:
6831 """"""""""
6832
6833 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6834 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6835 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6836
6837 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6838    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6839 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6840    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6841 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6842    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6843 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6844    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6845 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6846    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6847 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6848    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6849 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6850    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6851 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6852    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6853 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6854    if ``op1`` is less than ``op2``.
6855 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6856    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6857
6858 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6859 are compared as if they were integers.
6860
6861 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6862 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6863 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6864
6865 Example:
6866 """"""""
6867
6868 .. code-block:: llvm
6869
6870       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6871       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6872       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6873       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6874       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6875       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6876
6877 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6878 ``icmp`` instruction.
6879
6880 .. _i_fcmp:
6881
6882 '``fcmp``' Instruction
6883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6884
6885 Syntax:
6886 """""""
6887
6888 ::
6889
6890       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6891
6892 Overview:
6893 """""""""
6894
6895 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6896 values based on comparison of its operands.
6897
6898 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6899 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6900
6901 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6902 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6903 compared.
6904
6905 Arguments:
6906 """"""""""
6907
6908 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6909 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6910 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6911
6912 #. ``false``: no comparison, always returns false
6913 #. ``oeq``: ordered and equal
6914 #. ``ogt``: ordered and greater than
6915 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6916 #. ``olt``: ordered and less than
6917 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6918 #. ``one``: ordered and not equal
6919 #. ``ord``: ordered (no nans)
6920 #. ``ueq``: unordered or equal
6921 #. ``ugt``: unordered or greater than
6922 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6923 #. ``ult``: unordered or less than
6924 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6925 #. ``une``: unordered or not equal
6926 #. ``uno``: unordered (either nans)
6927 #. ``true``: no comparison, always returns true
6928
6929 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6930 that either operand may be a QNAN.
6931
6932 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6933 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6934 type. They must have identical types.
6935
6936 Semantics:
6937 """"""""""
6938
6939 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6940 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6941 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6942 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6943
6944 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6945 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6946    is equal to ``op2``.
6947 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6948    is greater than ``op2``.
6949 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6950    is greater than or equal to ``op2``.
6951 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6952    is less than ``op2``.
6953 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6954    is less than or equal to ``op2``.
6955 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6956    is not equal to ``op2``.
6957 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6958 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6959    equal to ``op2``.
6960 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6961    greater than ``op2``.
6962 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6963    greater than or equal to ``op2``.
6964 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6965    less than ``op2``.
6966 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6967    less than or equal to ``op2``.
6968 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6969    not equal to ``op2``.
6970 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6971 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6972
6973 Example:
6974 """"""""
6975
6976 .. code-block:: llvm
6977
6978       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6979       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6980       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6981       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6982
6983 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6984 ``fcmp`` instruction.
6985
6986 .. _i_phi:
6987
6988 '``phi``' Instruction
6989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6990
6991 Syntax:
6992 """""""
6993
6994 ::
6995
6996       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6997
6998 Overview:
6999 """""""""
7000
7001 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
7002 graph representing the function.
7003
7004 Arguments:
7005 """"""""""
7006
7007 The type of the incoming values is specified with the first type field.
7008 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
7009 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
7010 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
7011 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
7012 label arguments.
7013
7014 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
7015 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
7016 block.
7017
7018 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
7019 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
7020 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
7021 instruction's return value on the same edge).
7022
7023 Semantics:
7024 """"""""""
7025
7026 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
7027 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
7028 executed just prior to the current block.
7029
7030 Example:
7031 """"""""
7032
7033 .. code-block:: llvm
7034
7035     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
7036       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
7037       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
7038       br label %Loop
7039
7040 .. _i_select:
7041
7042 '``select``' Instruction
7043 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7044
7045 Syntax:
7046 """""""
7047
7048 ::
7049
7050       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
7051
7052       selty is either i1 or {<N x i1>}
7053
7054 Overview:
7055 """""""""
7056
7057 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
7058 condition, without IR-level branching.
7059
7060 Arguments:
7061 """"""""""
7062
7063 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
7064 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
7065 class <t_firstclass>` type.
7066
7067 Semantics:
7068 """"""""""
7069
7070 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
7071 the first value argument; otherwise, it returns the second value
7072 argument.
7073
7074 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
7075 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
7076
7077 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
7078 same size, then an entire vector is selected.
7079
7080 Example:
7081 """"""""
7082
7083 .. code-block:: llvm
7084
7085       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
7086
7087 .. _i_call:
7088
7089 '``call``' Instruction
7090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7091
7092 Syntax:
7093 """""""
7094
7095 ::
7096
7097       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7098
7099 Overview:
7100 """""""""
7101
7102 The '``call``' instruction represents a simple function call.
7103
7104 Arguments:
7105 """"""""""
7106
7107 This instruction requires several arguments:
7108
7109 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
7110    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
7111    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
7112    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
7113    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
7114
7115    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
7116       recursive cycle in the call graph.
7117    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
7118       forwarded in place.
7119
7120    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
7121    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
7122    rules:
7123
7124    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
7125      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
7126    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
7127      produced by the call or void.
7128    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
7129      parameters or return types may differ in pointee type, but not
7130      in address space.
7131    - The calling conventions of the caller and callee must match.
7132    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
7133      returned, and inalloca, must match.
7134    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
7135      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
7136      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
7137
7138    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
7139    the following conditions are met:
7140
7141    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
7142    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
7143       uses value of call or is void).
7144    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
7145       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
7146    -  `Platform-specific constraints are
7147       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
7148
7149 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7150    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7151    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
7152    calling convention of the call must match the calling convention of
7153    the target function, or else the behavior is undefined.
7154 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7155    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7156    are valid here.
7157 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7158    type of the return value. Functions that return no value are marked
7159    ``void``.
7160 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
7161    being invoked. The argument types must match the types implied by
7162    this signature. This type can be omitted if the function is not
7163    varargs and if the function type does not return a pointer to a
7164    function.
7165 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7166    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7167    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7168    to function value.
7169 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7170    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7171    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7172    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7173    extra arguments can be specified.
7174 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
7175    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
7176    attributes are valid here.
7177
7178 Semantics:
7179 """"""""""
7180
7181 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
7182 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
7183 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
7184 flow continues with the instruction after the function call, and the
7185 return value of the function is bound to the result argument.
7186
7187 Example:
7188 """"""""
7189
7190 .. code-block:: llvm
7191
7192       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
7193       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
7194       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
7195       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
7196       call void %foo(i8 97 signext)
7197
7198       %struct.A = type { i32, i8 }
7199       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
7200       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
7201       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
7202       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
7203       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
7204
7205 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
7206 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
7207 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
7208 This is something we'd like to change in the future to provide better
7209 support for freestanding environments and non-C-based languages.
7210
7211 .. _i_va_arg:
7212
7213 '``va_arg``' Instruction
7214 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7215
7216 Syntax:
7217 """""""
7218
7219 ::
7220
7221       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
7222
7223 Overview:
7224 """""""""
7225
7226 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
7227 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
7228 the ``va_arg`` macro in C.
7229
7230 Arguments:
7231 """"""""""
7232
7233 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
7234 argument. It returns a value of the specified argument type and
7235 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
7236 type of ``va_list`` is target specific.
7237
7238 Semantics:
7239 """"""""""
7240
7241 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
7242 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
7243 the next argument. For more information, see the variable argument
7244 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
7245
7246 It is legal for this instruction to be called in a function which does
7247 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
7248 function.
7249
7250 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
7251 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
7252
7253 Example:
7254 """"""""
7255
7256 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
7257
7258 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
7259 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
7260 types on any target.
7261
7262 .. _i_landingpad:
7263
7264 '``landingpad``' Instruction
7265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7266
7267 Syntax:
7268 """""""
7269
7270 ::
7271
7272       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
7273       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
7274
7275       <clause> := catch <type> <value>
7276       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
7277
7278 Overview:
7279 """""""""
7280
7281 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
7282 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
7283 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
7284 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
7285 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
7286 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
7287
7288 Arguments:
7289 """"""""""
7290
7291 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
7292 function associated with the unwinding mechanism. The optional
7293 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
7294
7295 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
7296 contains the global variable representing the "type" that may be caught
7297 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
7298 clause takes an array constant as its argument. Use
7299 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
7300 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
7301 the ``cleanup`` flag.
7302
7303 Semantics:
7304 """"""""""
7305
7306 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
7307 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
7308 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
7309 calling conventions, how the personality function results are
7310 represented in LLVM IR is target specific.
7311
7312 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
7313 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
7314 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
7315 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
7316 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
7317 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
7318 unwinding continues further up the call stack.
7319
7320 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
7321
7322 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
7323    of an '``invoke``' instruction.
7324 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
7325    first non-PHI instruction.
7326 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
7327    pad block.
7328 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
7329    '``landingpad``' instruction.
7330 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
7331    personality function.
7332
7333 Example:
7334 """"""""
7335
7336 .. code-block:: llvm
7337
7338       ;; A landing pad which can catch an integer.
7339       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7340                catch i8** @_ZTIi
7341       ;; A landing pad that is a cleanup.
7342       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7343                cleanup
7344       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
7345       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7346                catch i8** @_ZTIi
7347                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
7348
7349 .. _intrinsics:
7350
7351 Intrinsic Functions
7352 ===================
7353
7354 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
7355 have well known names and semantics and are required to follow certain
7356 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
7357 for the LLVM language that does not require changing all of the
7358 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
7359 reader/writer, the parser, etc...).
7360
7361 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
7362 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
7363 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
7364 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
7365 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
7366 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
7367 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
7368 are added that they be documented here.
7369
7370 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
7371 represents a family of functions that perform the same operation but on
7372 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
7373 different integer types, overloading is used commonly to allow an
7374 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
7375 argument types or the result type can be overloaded to accept any
7376 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
7377 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
7378 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
7379 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
7380 argument or the result.
7381
7382 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
7383 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
7384 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
7385 whose type is matched against another type do not. For example, the
7386 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
7387 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
7388 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
7389 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
7390 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
7391 type is matched against the return type, it does not require its own
7392 name suffix.
7393
7394 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
7395 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
7396
7397 .. _int_varargs:
7398
7399 Variable Argument Handling Intrinsics
7400 -------------------------------------
7401
7402 Variable argument support is defined in LLVM with the
7403 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
7404 functions. These functions are related to the similarly named macros
7405 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
7406
7407 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
7408 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
7409 does not define what this type is, so all transformations should be
7410 prepared to handle these functions regardless of the type used.
7411
7412 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
7413 variable argument handling intrinsic functions are used.
7414
7415 .. code-block:: llvm
7416
7417     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
7418     ; it is merely an i8*.
7419     %struct.va_list = type { i8* }
7420
7421     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
7422     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
7423
7424     define i32 @test(i32 %X, ...) {
7425       ; Initialize variable argument processing
7426       %ap = alloca %struct.va_list
7427       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
7428       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
7429
7430       ; Read a single integer argument
7431       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
7432
7433       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
7434       %aq = alloca i8*
7435       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
7436       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
7437       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
7438
7439       ; Stop processing of arguments.
7440       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
7441       ret i32 %tmp
7442     }
7443
7444     declare void @llvm.va_start(i8*)
7445     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
7446     declare void @llvm.va_end(i8*)
7447
7448 .. _int_va_start:
7449
7450 '``llvm.va_start``' Intrinsic
7451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7452
7453 Syntax:
7454 """""""
7455
7456 ::
7457
7458       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
7459
7460 Overview:
7461 """""""""
7462
7463 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
7464 subsequent use by ``va_arg``.
7465
7466 Arguments:
7467 """"""""""
7468
7469 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7470
7471 Semantics:
7472 """"""""""
7473
7474 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
7475 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7476 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7477 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7478 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7479 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7480 that out.
7481
7482 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7484
7485 Syntax:
7486 """""""
7487
7488 ::
7489
7490       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7491
7492 Overview:
7493 """""""""
7494
7495 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7496 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7497
7498 Arguments:
7499 """"""""""
7500
7501 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7502
7503 Semantics:
7504 """"""""""
7505
7506 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7507 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7508 element to which the argument points. Calls to
7509 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7510 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7511 ``llvm.va_end``.
7512
7513 .. _int_va_copy:
7514
7515 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7517
7518 Syntax:
7519 """""""
7520
7521 ::
7522
7523       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7524
7525 Overview:
7526 """""""""
7527
7528 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7529 from the source argument list to the destination argument list.
7530
7531 Arguments:
7532 """"""""""
7533
7534 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7535 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7536
7537 Semantics:
7538 """"""""""
7539
7540 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7541 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7542 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7543 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7544 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7545
7546 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7547 --------------------------------------
7548
7549 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7550 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
7551 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
7552 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
7553
7554 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7555 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7556 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7557 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
7558 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7559 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7560
7561 Experimental Statepoint Intrinsics
7562 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7563
7564 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
7565 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
7566 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
7567 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
7568 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
7569 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
7570 described in :doc:`Statepoints`.
7571
7572 .. _int_gcroot:
7573
7574 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7576
7577 Syntax:
7578 """""""
7579
7580 ::
7581
7582       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7583
7584 Overview:
7585 """""""""
7586
7587 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7588 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7589
7590 Arguments:
7591 """"""""""
7592
7593 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7594 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7595 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7596 root.
7597
7598 Semantics:
7599 """"""""""
7600
7601 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7602 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7603 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7604 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7605 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7606
7607 .. _int_gcread:
7608
7609 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7611
7612 Syntax:
7613 """""""
7614
7615 ::
7616
7617       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7618
7619 Overview:
7620 """""""""
7621
7622 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7623 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7624 barriers.
7625
7626 Arguments:
7627 """"""""""
7628
7629 The second argument is the address to read from, which should be an
7630 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7631 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7632 runtime (otherwise null).
7633
7634 Semantics:
7635 """"""""""
7636
7637 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7638 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7639 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7640 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7641 algorithm <gc>`.
7642
7643 .. _int_gcwrite:
7644
7645 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7647
7648 Syntax:
7649 """""""
7650
7651 ::
7652
7653       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7654
7655 Overview:
7656 """""""""
7657
7658 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7659 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7660 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7661
7662 Arguments:
7663 """"""""""
7664
7665 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7666 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7667 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7668 object, Obj may be null.
7669
7670 Semantics:
7671 """"""""""
7672
7673 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7674 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7675 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7676 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7677 algorithm <gc>`.
7678
7679 Code Generator Intrinsics
7680 -------------------------
7681
7682 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7683 may only be implemented with code generator support.
7684
7685 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7687
7688 Syntax:
7689 """""""
7690
7691 ::
7692
7693       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7694
7695 Overview:
7696 """""""""
7697
7698 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7699 target-specific value indicating the return address of the current
7700 function or one of its callers.
7701
7702 Arguments:
7703 """"""""""
7704
7705 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7706 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7707 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7708 value.
7709
7710 Semantics:
7711 """"""""""
7712
7713 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7714 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7715 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7716 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7717 used for debugging purposes.
7718
7719 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7720 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7721 of the obvious source-language caller.
7722
7723 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7725
7726 Syntax:
7727 """""""
7728
7729 ::
7730
7731       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7732
7733 Overview:
7734 """""""""
7735
7736 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7737 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7738
7739 Arguments:
7740 """"""""""
7741
7742 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7743 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7744 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7745 value.
7746
7747 Semantics:
7748 """"""""""
7749
7750 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7751 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7752 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7753 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7754 used for debugging purposes.
7755
7756 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7757 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7758 of the obvious source-language caller.
7759
7760 '``llvm.frameescape``' and '``llvm.framerecover``' Intrinsics
7761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7762
7763 Syntax:
7764 """""""
7765
7766 ::
7767
7768       declare void @llvm.frameescape(...)
7769       declare i8* @llvm.framerecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
7770
7771 Overview:
7772 """""""""
7773
7774 The '``llvm.frameescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
7775 allocas, and the '``llvm.framerecover``' intrinsic applies those offsets to a
7776 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
7777 computed during frame layout of the caller of ``llvm.frameescape``.
7778
7779 Arguments:
7780 """"""""""
7781
7782 All arguments to '``llvm.frameescape``' must be pointers to static allocas or
7783 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.frameescape``'
7784 once, and it can only do so from the entry block.
7785
7786 The ``func`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a constant
7787 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
7788 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
7789 other modules.
7790
7791 The ``fp`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a frame
7792 pointer of a call frame that is currently live. The return value of
7793 '``llvm.frameaddress``' is one way to produce such a value, but most platforms
7794 also expose the frame pointer through stack unwinding mechanisms.
7795
7796 The ``idx`` argument to '``llvm.framerecover``' indicates which alloca passed to
7797 '``llvm.frameescape``' to recover. It is zero-indexed.
7798
7799 Semantics:
7800 """"""""""
7801
7802 These intrinsics allow a group of functions to access one stack memory
7803 allocation in an ancestor stack frame. The memory returned from
7804 '``llvm.frameallocate``' may be allocated prior to stack realignment, so the
7805 memory is only aligned to the ABI-required stack alignment.  Each function may
7806 only call '``llvm.frameallocate``' one or zero times from the function entry
7807 block.  The frame allocation intrinsic inhibits inlining, as any frame
7808 allocations in the inlined function frame are likely to be at a different
7809 offset from the one used by '``llvm.framerecover``' called with the
7810 uninlined function.
7811
7812 .. _int_read_register:
7813 .. _int_write_register:
7814
7815 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7817
7818 Syntax:
7819 """""""
7820
7821 ::
7822
7823       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7824       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7825       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7826       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7827       !0 = !{!"sp\00"}
7828
7829 Overview:
7830 """""""""
7831
7832 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7833 provides access to the named register. The register must be valid on
7834 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7835 with the register being read.
7836
7837 Semantics:
7838 """"""""""
7839
7840 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7841 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7842 the current value of the register, where possible.
7843
7844 This is useful to implement named register global variables that need
7845 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7846 bare-metal programs including OS kernels.
7847
7848 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7849 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7850 allocatable registers are not supported.
7851
7852 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7853 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7854 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7855 registers.
7856
7857 .. _int_stacksave:
7858
7859 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7861
7862 Syntax:
7863 """""""
7864
7865 ::
7866
7867       declare i8* @llvm.stacksave()
7868
7869 Overview:
7870 """""""""
7871
7872 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7873 of the function stack, for use with
7874 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7875 implementing language features like scoped automatic variable sized
7876 arrays in C99.
7877
7878 Semantics:
7879 """"""""""
7880
7881 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7882 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7883 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7884 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7885 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7886 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7887 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7888
7889 .. _int_stackrestore:
7890
7891 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7893
7894 Syntax:
7895 """""""
7896
7897 ::
7898
7899       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7900
7901 Overview:
7902 """""""""
7903
7904 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7905 the function stack to the state it was in when the corresponding
7906 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7907 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7908 sized arrays in C99.
7909
7910 Semantics:
7911 """"""""""
7912
7913 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7914
7915 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7917
7918 Syntax:
7919 """""""
7920
7921 ::
7922
7923       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7924
7925 Overview:
7926 """""""""
7927
7928 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7929 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7930 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7931 its performance characteristics.
7932
7933 Arguments:
7934 """"""""""
7935
7936 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7937 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7938 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7939 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7940 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7941 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7942 arguments must be constant integers.
7943
7944 Semantics:
7945 """"""""""
7946
7947 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7948 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7949 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7950 the processor cache for better performance.
7951
7952 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7954
7955 Syntax:
7956 """""""
7957
7958 ::
7959
7960       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7961
7962 Overview:
7963 """""""""
7964
7965 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7966 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7967 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7968 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7969 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7970 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7971 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7972 allow correlations of simulation runs.
7973
7974 Arguments:
7975 """"""""""
7976
7977 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7978
7979 Semantics:
7980 """"""""""
7981
7982 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7983 that do not support this intrinsic may ignore it.
7984
7985 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7987
7988 Syntax:
7989 """""""
7990
7991 ::
7992
7993       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7994
7995 Overview:
7996 """""""""
7997
7998 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7999 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
8000 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
8001 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
8002 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
8003 timings.
8004
8005 Semantics:
8006 """"""""""
8007
8008 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
8009 memory. Implementations are allowed to either return a application
8010 specific value or a system wide value. On backends without support, this
8011 is lowered to a constant 0.
8012
8013 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
8014 running at and the host platform.
8015
8016 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
8017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8018
8019 Syntax:
8020 """""""
8021
8022 ::
8023
8024       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
8025
8026 Overview:
8027 """""""""
8028
8029 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
8030 in the specified range to the execution unit of the processor. On
8031 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
8032 flushes the instruction cache.
8033
8034 Semantics:
8035 """"""""""
8036
8037 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
8038 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
8039 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
8040 instructions or a system call, if cache flushing requires special
8041 privileges.
8042
8043 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
8044 time library.
8045
8046 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
8047 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
8048
8049 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
8050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8051
8052 Syntax:
8053 """""""
8054
8055 ::
8056
8057       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
8058                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
8059
8060 Overview:
8061 """""""""
8062
8063 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
8064 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
8065 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
8066 program at runtime.
8067
8068 Arguments:
8069 """"""""""
8070
8071 The first argument is a pointer to a global variable containing the
8072 name of the entity being instrumented. This should generally be the
8073 (mangled) function name for a set of counters.
8074
8075 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
8076 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
8077 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
8078 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
8079 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
8080
8081 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
8082 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
8083
8084 Semantics:
8085 """"""""""
8086
8087 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
8088 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
8089 structures and the code to increment the appropriate value, in a
8090 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
8091 the ``llvm-profdata`` tool.
8092
8093 Standard C Library Intrinsics
8094 -----------------------------
8095
8096 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
8097 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
8098 information about the alignment of the pointer arguments to the code
8099 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
8100
8101 .. _int_memcpy:
8102
8103 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
8104 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8105
8106 Syntax:
8107 """""""
8108
8109 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
8110 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
8111 support all bit widths however.
8112
8113 ::
8114
8115       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8116                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8117       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8118                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8119
8120 Overview:
8121 """""""""
8122
8123 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8124 source location to the destination location.
8125
8126 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
8127 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8128 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8129
8130 Arguments:
8131 """"""""""
8132
8133 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8134 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8135 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8136 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8137 boolean indicating a volatile access.
8138
8139 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8140 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
8141 are aligned to that boundary.
8142
8143 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
8144 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8145 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8146
8147 Semantics:
8148 """"""""""
8149
8150 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8151 source location to the destination location, which are not allowed to
8152 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
8153 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
8154 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8155
8156 '``llvm.memmove``' Intrinsic
8157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8158
8159 Syntax:
8160 """""""
8161
8162 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
8163 bit width and for different address space. Not all targets support all
8164 bit widths however.
8165
8166 ::
8167
8168       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8169                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8170       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8171                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8172
8173 Overview:
8174 """""""""
8175
8176 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
8177 source location to the destination location. It is similar to the
8178 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
8179 overlap.
8180
8181 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
8182 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8183 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8184
8185 Arguments:
8186 """"""""""
8187
8188 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8189 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8190 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8191 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8192 boolean indicating a volatile access.
8193
8194 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8195 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
8196 aligned to that boundary.
8197
8198 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
8199 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
8200 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8201
8202 Semantics:
8203 """"""""""
8204
8205 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8206 source location to the destination location, which may overlap. It
8207 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
8208 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
8209 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8210
8211 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
8212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8213
8214 Syntax:
8215 """""""
8216
8217 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
8218 bit width and for different address spaces. However, not all targets
8219 support all bit widths.
8220
8221 ::
8222
8223       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
8224                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8225       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
8226                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8227
8228 Overview:
8229 """""""""
8230
8231 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
8232 particular byte value.
8233
8234 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
8235 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
8236 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
8237
8238 Arguments:
8239 """"""""""
8240
8241 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
8242 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
8243 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
8244 argument is the known alignment of the destination location.
8245
8246 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8247 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
8248 that boundary.
8249
8250 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
8251 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8252 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8253
8254 Semantics:
8255 """"""""""
8256
8257 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
8258 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
8259 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
8260 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8261
8262 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
8263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8264
8265 Syntax:
8266 """""""
8267
8268 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
8269 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8270 all types however.
8271
8272 ::
8273
8274       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
8275       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
8276       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
8277       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
8278       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8279
8280 Overview:
8281 """""""""
8282
8283 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
8284 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
8285 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
8286 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
8287 because there is no need to worry about errno being set).
8288 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
8289
8290 Arguments:
8291 """"""""""
8292
8293 The argument and return value are floating point numbers of the same
8294 type.
8295
8296 Semantics:
8297 """"""""""
8298
8299 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
8300 nonnegative floating point number.
8301
8302 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
8303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8304
8305 Syntax:
8306 """""""
8307
8308 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
8309 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8310 all types however.
8311
8312 ::
8313
8314       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
8315       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
8316       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
8317       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
8318       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
8319
8320 Overview:
8321 """""""""
8322
8323 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8324 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
8325 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
8326 used, the second argument remains a scalar integer value.
8327
8328 Arguments:
8329 """"""""""
8330
8331 The second argument is an integer power, and the first is a value to
8332 raise to that power.
8333
8334 Semantics:
8335 """"""""""
8336
8337 This function returns the first value raised to the second power with an
8338 unspecified sequence of rounding operations.
8339
8340 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
8341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8342
8343 Syntax:
8344 """""""
8345
8346 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
8347 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8348 all types however.
8349
8350 ::
8351
8352       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
8353       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
8354       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
8355       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
8356       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8357
8358 Overview:
8359 """""""""
8360
8361 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
8362
8363 Arguments:
8364 """"""""""
8365
8366 The argument and return value are floating point numbers of the same
8367 type.
8368
8369 Semantics:
8370 """"""""""
8371
8372 This function returns the sine of the specified operand, returning the
8373 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
8374 conditions in the same way.
8375
8376 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
8377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8378
8379 Syntax:
8380 """""""
8381
8382 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
8383 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8384 all types however.
8385
8386 ::
8387
8388       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
8389       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
8390       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
8391       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
8392       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8393
8394 Overview:
8395 """""""""
8396
8397 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
8398
8399 Arguments:
8400 """"""""""
8401
8402 The argument and return value are floating point numbers of the same
8403 type.
8404
8405 Semantics:
8406 """"""""""
8407
8408 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
8409 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
8410 conditions in the same way.
8411
8412 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
8413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8414
8415 Syntax:
8416 """""""
8417
8418 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
8419 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8420 all types however.
8421
8422 ::
8423
8424       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
8425       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
8426       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
8427       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
8428       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
8429
8430 Overview:
8431 """""""""
8432
8433 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8434 specified (positive or negative) power.
8435
8436 Arguments:
8437 """"""""""
8438
8439 The second argument is a floating point power, and the first is a value
8440 to raise to that power.
8441
8442 Semantics:
8443 """"""""""
8444
8445 This function returns the first value raised to the second power,
8446 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
8447 handles error conditions in the same way.
8448
8449 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
8450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8451
8452 Syntax:
8453 """""""
8454
8455 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
8456 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8457 all types however.
8458
8459 ::
8460
8461       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
8462       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
8463       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
8464       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
8465       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8466
8467 Overview:
8468 """""""""
8469
8470 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
8471
8472 Arguments:
8473 """"""""""
8474
8475 The argument and return value are floating point numbers of the same
8476 type.
8477
8478 Semantics:
8479 """"""""""
8480
8481 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
8482 would, and handles error conditions in the same way.
8483
8484 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
8485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8486
8487 Syntax:
8488 """""""
8489
8490 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
8491 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8492 all types however.
8493
8494 ::
8495
8496       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
8497       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
8498       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
8499       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
8500       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8501
8502 Overview:
8503 """""""""
8504
8505 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
8506
8507 Arguments:
8508 """"""""""
8509
8510 The argument and return value are floating point numbers of the same
8511 type.
8512
8513 Semantics:
8514 """"""""""
8515
8516 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
8517 would, and handles error conditions in the same way.
8518
8519 '``llvm.log.*``' Intrinsic
8520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8521
8522 Syntax:
8523 """""""
8524
8525 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
8526 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8527 all types however.
8528
8529 ::
8530
8531       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
8532       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
8533       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
8534       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
8535       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8536
8537 Overview:
8538 """""""""
8539
8540 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8541
8542 Arguments:
8543 """"""""""
8544
8545 The argument and return value are floating point numbers of the same
8546 type.
8547
8548 Semantics:
8549 """"""""""
8550
8551 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8552 would, and handles error conditions in the same way.
8553
8554 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8556
8557 Syntax:
8558 """""""
8559
8560 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8561 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8562 all types however.
8563
8564 ::
8565
8566       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8567       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8568       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8569       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8570       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8571
8572 Overview:
8573 """""""""
8574
8575 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8576
8577 Arguments:
8578 """"""""""
8579
8580 The argument and return value are floating point numbers of the same
8581 type.
8582
8583 Semantics:
8584 """"""""""
8585
8586 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8587 would, and handles error conditions in the same way.
8588
8589 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8591
8592 Syntax:
8593 """""""
8594
8595 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8596 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8597 all types however.
8598
8599 ::
8600
8601       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8602       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8603       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8604       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8605       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8606
8607 Overview:
8608 """""""""
8609
8610 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8611
8612 Arguments:
8613 """"""""""
8614
8615 The argument and return value are floating point numbers of the same
8616 type.
8617
8618 Semantics:
8619 """"""""""
8620
8621 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8622 would, and handles error conditions in the same way.
8623
8624 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8626
8627 Syntax:
8628 """""""
8629
8630 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8631 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8632 all types however.
8633
8634 ::
8635
8636       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8637       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8638       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8639       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8640       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8641
8642 Overview:
8643 """""""""
8644
8645 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8646 operation.
8647
8648 Arguments:
8649 """"""""""
8650
8651 The argument and return value are floating point numbers of the same
8652 type.
8653
8654 Semantics:
8655 """"""""""
8656
8657 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8658 would, and does not set errno.
8659
8660 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8662
8663 Syntax:
8664 """""""
8665
8666 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8667 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8668 all types however.
8669
8670 ::
8671
8672       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8673       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8674       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8675       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8676       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8677
8678 Overview:
8679 """""""""
8680
8681 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8682 operand.
8683
8684 Arguments:
8685 """"""""""
8686
8687 The argument and return value are floating point numbers of the same
8688 type.
8689
8690 Semantics:
8691 """"""""""
8692
8693 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8694 would, and handles error conditions in the same way.
8695
8696 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8698
8699 Syntax:
8700 """""""
8701
8702 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8703 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8704 all types however.
8705
8706 ::
8707
8708       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8709       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8710       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8711       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8712       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8713
8714 Overview:
8715 """""""""
8716
8717 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8718 arguments.
8719
8720
8721 Arguments:
8722 """"""""""
8723
8724 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8725 type.
8726
8727 Semantics:
8728 """"""""""
8729
8730 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8731 fmin.
8732
8733 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8734 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8735 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8736 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8737
8738 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8740
8741 Syntax:
8742 """""""
8743
8744 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8745 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8746 all types however.
8747
8748 ::
8749
8750       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8751       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8752       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8753       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8754       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8755
8756 Overview:
8757 """""""""
8758
8759 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8760 arguments.
8761
8762
8763 Arguments:
8764 """"""""""
8765
8766 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8767 type.
8768
8769 Semantics:
8770 """"""""""
8771 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8772 fmax.
8773
8774 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8775 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8776 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8777 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8778
8779 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8781
8782 Syntax:
8783 """""""
8784
8785 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8786 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8787 all types however.
8788
8789 ::
8790
8791       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8792       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8793       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8794       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8795       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8796
8797 Overview:
8798 """""""""
8799
8800 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8801 first operand and the sign of the second operand.
8802
8803 Arguments:
8804 """"""""""
8805
8806 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8807 type.
8808
8809 Semantics:
8810 """"""""""
8811
8812 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8813 functions would, and handles error conditions in the same way.
8814
8815 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8817
8818 Syntax:
8819 """""""
8820
8821 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8822 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8823 all types however.
8824
8825 ::
8826
8827       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8828       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8829       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8830       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8831       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8832
8833 Overview:
8834 """""""""
8835
8836 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8837
8838 Arguments:
8839 """"""""""
8840
8841 The argument and return value are floating point numbers of the same
8842 type.
8843
8844 Semantics:
8845 """"""""""
8846
8847 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8848 would, and handles error conditions in the same way.
8849
8850 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8852
8853 Syntax:
8854 """""""
8855
8856 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8857 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8858 all types however.
8859
8860 ::
8861
8862       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8863       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8864       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8865       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8866       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8867
8868 Overview:
8869 """""""""
8870
8871 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8872
8873 Arguments:
8874 """"""""""
8875
8876 The argument and return value are floating point numbers of the same
8877 type.
8878
8879 Semantics:
8880 """"""""""
8881
8882 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8883 would, and handles error conditions in the same way.
8884
8885 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8887
8888 Syntax:
8889 """""""
8890
8891 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8892 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8893 all types however.
8894
8895 ::
8896
8897       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8898       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8899       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8900       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8901       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8902
8903 Overview:
8904 """""""""
8905
8906 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8907 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8908
8909 Arguments:
8910 """"""""""
8911
8912 The argument and return value are floating point numbers of the same
8913 type.
8914
8915 Semantics:
8916 """"""""""
8917
8918 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8919 would, and handles error conditions in the same way.
8920
8921 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8923
8924 Syntax:
8925 """""""
8926
8927 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8928 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8929 all types however.
8930
8931 ::
8932
8933       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8934       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8935       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8936       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8937       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8938
8939 Overview:
8940 """""""""
8941
8942 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8943 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8944 operand isn't an integer.
8945
8946 Arguments:
8947 """"""""""
8948
8949 The argument and return value are floating point numbers of the same
8950 type.
8951
8952 Semantics:
8953 """"""""""
8954
8955 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8956 would, and handles error conditions in the same way.
8957
8958 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8960
8961 Syntax:
8962 """""""
8963
8964 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8965 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8966 all types however.
8967
8968 ::
8969
8970       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8971       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8972       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8973       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8974       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8975
8976 Overview:
8977 """""""""
8978
8979 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8980 nearest integer.
8981
8982 Arguments:
8983 """"""""""
8984
8985 The argument and return value are floating point numbers of the same
8986 type.
8987
8988 Semantics:
8989 """"""""""
8990
8991 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8992 functions would, and handles error conditions in the same way.
8993
8994 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8996
8997 Syntax:
8998 """""""
8999
9000 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
9001 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9002 all types however.
9003
9004 ::
9005
9006       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
9007       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
9008       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
9009       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
9010       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9011
9012 Overview:
9013 """""""""
9014
9015 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9016 nearest integer.
9017
9018 Arguments:
9019 """"""""""
9020
9021 The argument and return value are floating point numbers of the same
9022 type.
9023
9024 Semantics:
9025 """"""""""
9026
9027 This function returns the same values as the libm ``round``
9028 functions would, and handles error conditions in the same way.
9029
9030 Bit Manipulation Intrinsics
9031 ---------------------------
9032
9033 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
9034 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
9035
9036 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
9037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9038
9039 Syntax:
9040 """""""
9041
9042 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
9043 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
9044
9045 ::
9046
9047       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
9048       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
9049       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
9050
9051 Overview:
9052 """""""""
9053
9054 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
9055 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
9056 These are useful for performing operations on data that is not in the
9057 target's native byte order.
9058
9059 Semantics:
9060 """"""""""
9061
9062 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
9063 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
9064 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
9065 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
9066 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
9067 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
9068 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
9069 respectively).
9070
9071 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
9072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9073
9074 Syntax:
9075 """""""
9076
9077 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
9078 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
9079 support all bit widths or vector types, however.
9080
9081 ::
9082
9083       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
9084       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
9085       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
9086       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
9087       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
9088       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
9089
9090 Overview:
9091 """""""""
9092
9093 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
9094 in a value.
9095
9096 Arguments:
9097 """"""""""
9098
9099 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
9100 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
9101 match the argument type.
9102
9103 Semantics:
9104 """"""""""
9105
9106 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
9107 each element of a vector.
9108
9109 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
9110 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9111
9112 Syntax:
9113 """""""
9114
9115 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
9116 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
9117 targets support all bit widths or vector types, however.
9118
9119 ::
9120
9121       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9122       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9123       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9124       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9125       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9126       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9127
9128 Overview:
9129 """""""""
9130
9131 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
9132 leading zeros in a variable.
9133
9134 Arguments:
9135 """"""""""
9136
9137 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9138 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9139 type must match the first argument type.
9140
9141 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9142 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9143 defined result. Historically some architectures did not provide a
9144 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9145 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9146
9147 Semantics:
9148 """"""""""
9149
9150 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
9151 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
9152 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
9153 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9154 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
9155
9156 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
9157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9158
9159 Syntax:
9160 """""""
9161
9162 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
9163 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
9164 support all bit widths or vector types, however.
9165
9166 ::
9167
9168       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9169       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9170       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9171       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9172       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9173       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9174
9175 Overview:
9176 """""""""
9177
9178 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
9179 trailing zeros.
9180
9181 Arguments:
9182 """"""""""
9183
9184 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9185 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9186 type must match the first argument type.
9187
9188 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9189 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9190 defined result. Historically some architectures did not provide a
9191 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9192 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9193
9194 Semantics:
9195 """"""""""
9196
9197 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
9198 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
9199 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
9200 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9201 ``llvm.cttz(2) = 1``.
9202
9203 .. _int_overflow:
9204
9205 Arithmetic with Overflow Intrinsics
9206 -----------------------------------
9207
9208 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
9209
9210 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9212
9213 Syntax:
9214 """""""
9215
9216 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
9217 on any integer bit width.
9218
9219 ::
9220
9221       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9222       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9223       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9224
9225 Overview:
9226 """""""""
9227
9228 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9229 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
9230 occurred during the signed summation.
9231
9232 Arguments:
9233 """"""""""
9234
9235 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9236 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9237 bit width. The second element of the result structure must be of type
9238 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9239 addition.
9240
9241 Semantics:
9242 """"""""""
9243
9244 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9245 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
9246 first element of which is the signed summation, and the second element
9247 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
9248 overflow.
9249
9250 Examples:
9251 """""""""
9252
9253 .. code-block:: llvm
9254
9255       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9256       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9257       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9258       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9259
9260 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9262
9263 Syntax:
9264 """""""
9265
9266 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
9267 on any integer bit width.
9268
9269 ::
9270
9271       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9272       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9273       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9274
9275 Overview:
9276 """""""""
9277
9278 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9279 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
9280 occurred during the unsigned summation.
9281
9282 Arguments:
9283 """"""""""
9284
9285 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9286 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9287 bit width. The second element of the result structure must be of type
9288 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9289 addition.
9290
9291 Semantics:
9292 """"""""""
9293
9294 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9295 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
9296 first element of which is the sum, and the second element of which is a
9297 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
9298
9299 Examples:
9300 """""""""
9301
9302 .. code-block:: llvm
9303
9304       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9305       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9306       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9307       br i1 %obit, label %carry, label %normal
9308
9309 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
9310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9311
9312 Syntax:
9313 """""""
9314
9315 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
9316 on any integer bit width.
9317
9318 ::
9319
9320       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9321       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9322       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9323
9324 Overview:
9325 """""""""
9326
9327 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9328 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9329 overflow occurred during the signed subtraction.
9330
9331 Arguments:
9332 """"""""""
9333
9334 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9335 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9336 bit width. The second element of the result structure must be of type
9337 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9338 subtraction.
9339
9340 Semantics:
9341 """"""""""
9342
9343 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9344 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
9345 first element of which is the subtraction, and the second element of
9346 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
9347 overflow.
9348
9349 Examples:
9350 """""""""
9351
9352 .. code-block:: llvm
9353
9354       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9355       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9356       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9357       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9358
9359 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
9360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9361
9362 Syntax:
9363 """""""
9364
9365 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
9366 on any integer bit width.
9367
9368 ::
9369
9370       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9371       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9372       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9373
9374 Overview:
9375 """""""""
9376
9377 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9378 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9379 overflow occurred during the unsigned subtraction.
9380
9381 Arguments:
9382 """"""""""
9383
9384 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9385 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9386 bit width. The second element of the result structure must be of type
9387 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9388 subtraction.
9389
9390 Semantics:
9391 """"""""""
9392
9393 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9394 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
9395 the first element of which is the subtraction, and the second element of
9396 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
9397 overflow.
9398
9399 Examples:
9400 """""""""
9401
9402 .. code-block:: llvm
9403
9404       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9405       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9406       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9407       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9408
9409 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
9410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9411
9412 Syntax:
9413 """""""
9414
9415 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
9416 on any integer bit width.
9417
9418 ::
9419
9420       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9421       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9422       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9423
9424 Overview:
9425 """""""""
9426
9427 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9428 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9429 overflow occurred during the signed multiplication.
9430
9431 Arguments:
9432 """"""""""
9433
9434 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9435 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9436 bit width. The second element of the result structure must be of type
9437 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9438 multiplication.
9439
9440 Semantics:
9441 """"""""""
9442
9443 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9444 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9445 the first element of which is the multiplication, and the second element
9446 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
9447 overflow.
9448
9449 Examples:
9450 """""""""
9451
9452 .. code-block:: llvm
9453
9454       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9455       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9456       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9457       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9458
9459 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
9460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9461
9462 Syntax:
9463 """""""
9464
9465 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
9466 on any integer bit width.
9467
9468 ::
9469
9470       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9471       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9472       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9473
9474 Overview:
9475 """""""""
9476
9477 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9478 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9479 overflow occurred during the unsigned multiplication.
9480
9481 Arguments:
9482 """"""""""
9483
9484 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9485 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9486 bit width. The second element of the result structure must be of type
9487 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9488 multiplication.
9489
9490 Semantics:
9491 """"""""""
9492
9493 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9494 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9495 the first element of which is the multiplication, and the second
9496 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
9497 resulted in an overflow.
9498
9499 Examples:
9500 """""""""
9501
9502 .. code-block:: llvm
9503
9504       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9505       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9506       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9507       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9508
9509 Specialised Arithmetic Intrinsics
9510 ---------------------------------
9511
9512 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
9513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9514
9515 Syntax:
9516 """""""
9517
9518 ::
9519
9520       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
9521       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
9522
9523 Overview:
9524 """""""""
9525
9526 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
9527 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
9528 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
9529 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
9530 and add instructions.
9531
9532 Arguments:
9533 """"""""""
9534
9535 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
9536 multiplicands, a and b, and an addend c.
9537
9538 Semantics:
9539 """"""""""
9540
9541 The expression:
9542
9543 ::
9544
9545       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9546
9547 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9548 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9549 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9550 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9551 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9552 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9553
9554 Examples:
9555 """""""""
9556
9557 .. code-block:: llvm
9558
9559       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9560
9561 Half Precision Floating Point Intrinsics
9562 ----------------------------------------
9563
9564 For most target platforms, half precision floating point is a
9565 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9566 but does not support computation in the format.
9567
9568 This means that code must first load the half-precision floating point
9569 value as an i16, then convert it to float with
9570 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9571 then be performed on the float value (including extending to double
9572 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9573 if needed, then converted to i16 with
9574 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9575 i16 value.
9576
9577 .. _int_convert_to_fp16:
9578
9579 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9581
9582 Syntax:
9583 """""""
9584
9585 ::
9586
9587       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9588       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9589
9590 Overview:
9591 """""""""
9592
9593 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9594 conventional floating point type to half precision floating point format.
9595
9596 Arguments:
9597 """"""""""
9598
9599 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9600 converted.
9601
9602 Semantics:
9603 """"""""""
9604
9605 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9606 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9607 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9608
9609 Examples:
9610 """""""""
9611
9612 .. code-block:: llvm
9613
9614       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9615       store i16 %res, i16* @x, align 2
9616
9617 .. _int_convert_from_fp16:
9618
9619 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9621
9622 Syntax:
9623 """""""
9624
9625 ::
9626
9627       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9628       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9629
9630 Overview:
9631 """""""""
9632
9633 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9634 conversion from half precision floating point format to single precision
9635 floating point format.
9636
9637 Arguments:
9638 """"""""""
9639
9640 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9641 converted.
9642
9643 Semantics:
9644 """"""""""
9645
9646 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9647 conversion from half single precision floating point format to single
9648 precision floating point format. The input half-float value is
9649 represented by an ``i16`` value.
9650
9651 Examples:
9652 """""""""
9653
9654 .. code-block:: llvm
9655
9656       %a = load i16, i16* @x, align 2
9657       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9658
9659 .. _dbg_intrinsics:
9660
9661 Debugger Intrinsics
9662 -------------------
9663
9664 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9665 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9666 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9667 document.
9668
9669 Exception Handling Intrinsics
9670 -----------------------------
9671
9672 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9673 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9674 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9675
9676 .. _int_trampoline:
9677
9678 Trampoline Intrinsics
9679 ---------------------
9680
9681 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9682 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9683 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9684 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9685 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9686 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9687 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9688 extension.
9689
9690 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9691 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9692 It can be created as follows:
9693
9694 .. code-block:: llvm
9695
9696       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9697       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9698       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9699       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9700       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9701
9702 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9703 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9704
9705 .. _int_it:
9706
9707 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9708 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9709
9710 Syntax:
9711 """""""
9712
9713 ::
9714
9715       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9716
9717 Overview:
9718 """""""""
9719
9720 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9721 turning it into a trampoline.
9722
9723 Arguments:
9724 """"""""""
9725
9726 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9727 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9728 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9729 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9730 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9731 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9732 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9733 bitcast to an ``i8*``.
9734
9735 Semantics:
9736 """"""""""
9737
9738 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9739 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9740 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9741 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9742 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9743 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9744 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9745 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9746 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9747 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9748 modified, then the effect of any later call to the returned function
9749 pointer is undefined.
9750
9751 .. _int_at:
9752
9753 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9755
9756 Syntax:
9757 """""""
9758
9759 ::
9760
9761       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9762
9763 Overview:
9764 """""""""
9765
9766 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9767 a trampoline (passed as ``tramp``).
9768
9769 Arguments:
9770 """"""""""
9771
9772 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9773 code filled in by a previous call to
9774 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9775
9776 Semantics:
9777 """"""""""
9778
9779 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9780 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9781 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9782 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9783 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9784
9785 .. _int_mload_mstore:
9786
9787 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9788 ---------------------------------------
9789
9790 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.
9791
9792 .. _int_mload:
9793
9794 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9796
9797 Syntax:
9798 """""""
9799 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9800
9801 ::
9802
9803       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9804       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9805
9806 Overview:
9807 """""""""
9808
9809 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 of the '``passthru``' operand.
9810
9811
9812 Arguments:
9813 """"""""""
9814
9815 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 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 the '``passthru``' operand are the same vector types.
9816
9817
9818 Semantics:
9819 """"""""""
9820
9821 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.
9822 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.
9823
9824
9825 ::
9826
9827        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9828
9829        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9830        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9831        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9832
9833 .. _int_mstore:
9834
9835 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9836 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9837
9838 Syntax:
9839 """""""
9840 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9841
9842 ::
9843
9844        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9845        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9846
9847 Overview:
9848 """""""""
9849
9850 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.
9851
9852 Arguments:
9853 """"""""""
9854
9855 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.
9856
9857
9858 Semantics:
9859 """"""""""
9860
9861 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.
9862 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.
9863
9864 ::
9865
9866        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9867
9868        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9869        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9870        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9871        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9872
9873
9874 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
9875 -------------------------------------------
9876
9877 LLVM provides intrinsics for vector gather and scatter operations. They are similar to :ref:`Masked Vector Load and Store <int_mload_mstore>`, except they are designed for arbitrary memory accesses, rather than sequential memory accesses. Gather and scatter also employ 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 are off, no memory is accessed.
9878
9879 .. _int_mgather:
9880
9881 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
9882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9883
9884 Syntax:
9885 """""""
9886 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer or floating point data type gathered together into one vector.
9887
9888 ::
9889
9890       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9891       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9892
9893 Overview:
9894 """""""""
9895
9896 Reads scalar values from arbitrary memory locations and gathers them into one vector. The memory locations are provided in the vector of pointers '``ptrs``'. The memory is accessed 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 of the '``passthru``' operand.
9897
9898
9899 Arguments:
9900 """"""""""
9901
9902 The first operand is a vector of pointers which holds all memory addresses to read. The second operand is an alignment of the source addresses. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean 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 vector of pointers and the type of the '``passthru``' operand are the same vector types.
9903
9904
9905 Semantics:
9906 """"""""""
9907
9908 The '``llvm.masked.gather``' intrinsic is designed for conditional reading of multiple scalar values from arbitrary memory locations in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked gathers and allows vectorizing basic blocks with data and control divergence. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of scalar load operations.
9909 The semantics of this operation are equivalent to a sequence of conditional scalar loads with subsequent gathering all loaded values into a single vector. The mask restricts memory access to certain lanes and facilitates vectorization of predicated basic blocks.
9910
9911
9912 ::
9913
9914        %res = call <4 x double> @llvm.masked.gather.v4f64 (<4 x double*> %ptrs, i32 8, <4 x i1>%mask, <4 x double> <true, true, true, true>)
9915
9916        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
9917        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
9918        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
9919        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
9920        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
9921
9922        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
9923        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
9924        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
9925        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
9926
9927        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
9928        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
9929        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
9930        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
9931
9932 .. _int_mscatter:
9933
9934 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
9935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9936
9937 Syntax:
9938 """""""
9939 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory addresses. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
9940
9941 ::
9942
9943        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9944        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9945
9946 Overview:
9947 """""""""
9948
9949 Writes each element from the value vector to the corresponding memory address. The memory addresses are represented as a vector of pointers. Writing is done 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.
9950
9951 Arguments:
9952 """"""""""
9953
9954 The first operand is a vector value to be written to memory. The second operand is a vector of pointers, pointing to where the value elements should be stored. It has the same underlying type as the value operand. The third operand is an alignment of the destination addresses. 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.
9955
9956
9957 Semantics:
9958 """"""""""
9959
9960 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergency. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9961
9962 ::
9963
9964        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
9965        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
9966
9967        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
9968        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
9969        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
9970        ..
9971        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
9972        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
9973        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
9974        ..
9975        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
9976        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
9977        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
9978        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
9979        ..
9980        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
9981
9982
9983 Memory Use Markers
9984 ------------------
9985
9986 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9987 memory objects and ranges where variables are immutable.
9988
9989 .. _int_lifestart:
9990
9991 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9993
9994 Syntax:
9995 """""""
9996
9997 ::
9998
9999       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10000
10001 Overview:
10002 """""""""
10003
10004 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
10005 object's lifetime.
10006
10007 Arguments:
10008 """"""""""
10009
10010 The first argument is a constant integer representing the size of the
10011 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10012 to the object.
10013
10014 Semantics:
10015 """"""""""
10016
10017 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
10018 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
10019 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
10020 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
10021
10022 .. _int_lifeend:
10023
10024 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
10025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10026
10027 Syntax:
10028 """""""
10029
10030 ::
10031
10032       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10033
10034 Overview:
10035 """""""""
10036
10037 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
10038 object's lifetime.
10039
10040 Arguments:
10041 """"""""""
10042
10043 The first argument is a constant integer representing the size of the
10044 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10045 to the object.
10046
10047 Semantics:
10048 """"""""""
10049
10050 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
10051 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
10052 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
10053 object following this intrinsic may be removed as dead.
10054
10055 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
10056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10057
10058 Syntax:
10059 """""""
10060
10061 ::
10062
10063       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10064
10065 Overview:
10066 """""""""
10067
10068 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
10069 a memory object will not change.
10070
10071 Arguments:
10072 """"""""""
10073
10074 The first argument is a constant integer representing the size of the
10075 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10076 to the object.
10077
10078 Semantics:
10079 """"""""""
10080
10081 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
10082 the return value, the referenced memory location is constant and
10083 unchanging.
10084
10085 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
10086 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10087
10088 Syntax:
10089 """""""
10090
10091 ::
10092
10093       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10094
10095 Overview:
10096 """""""""
10097
10098 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
10099 memory object are mutable.
10100
10101 Arguments:
10102 """"""""""
10103
10104 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
10105 The second argument is a constant integer representing the size of the
10106 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
10107 pointer to the object.
10108
10109 Semantics:
10110 """"""""""
10111
10112 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
10113
10114 General Intrinsics
10115 ------------------
10116
10117 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
10118 purpose.
10119
10120 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
10121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10122
10123 Syntax:
10124 """""""
10125
10126 ::
10127
10128       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10129
10130 Overview:
10131 """""""""
10132
10133 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
10134
10135 Arguments:
10136 """"""""""
10137
10138 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
10139 global string, the third is a pointer to a global string which is the
10140 source file name, and the last argument is the line number.
10141
10142 Semantics:
10143 """"""""""
10144
10145 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
10146 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
10147 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
10148 ignored by code generation and optimization.
10149
10150 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
10151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10152
10153 Syntax:
10154 """""""
10155
10156 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
10157 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
10158 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
10159 '``0``'.
10160
10161 ::
10162
10163       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10164       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10165       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10166       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10167       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10168
10169 Overview:
10170 """""""""
10171
10172 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
10173
10174 Arguments:
10175 """"""""""
10176
10177 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
10178 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
10179 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
10180 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
10181
10182 Semantics:
10183 """"""""""
10184
10185 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
10186 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
10187 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
10188 generation and optimization.
10189
10190 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
10191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10192
10193 Syntax:
10194 """""""
10195
10196 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
10197 any integer bit width.
10198
10199 ::
10200
10201       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10202       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10203       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10204       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10205       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10206
10207 Overview:
10208 """""""""
10209
10210 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
10211
10212 Arguments:
10213 """"""""""
10214
10215 The first argument is an integer value (result of some expression), the
10216 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
10217 global string which is the source file name, and the last argument is
10218 the line number. It returns the value of the first argument.
10219
10220 Semantics:
10221 """"""""""
10222
10223 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
10224 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
10225 optimizations that want to look for these annotations. These have no
10226 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
10227
10228 '``llvm.trap``' Intrinsic
10229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10230
10231 Syntax:
10232 """""""
10233
10234 ::
10235
10236       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
10237
10238 Overview:
10239 """""""""
10240
10241 The '``llvm.trap``' intrinsic.
10242
10243 Arguments:
10244 """"""""""
10245
10246 None.
10247
10248 Semantics:
10249 """"""""""
10250
10251 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
10252 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
10253 lowered to a call of the ``abort()`` function.
10254
10255 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
10256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10257
10258 Syntax:
10259 """""""
10260
10261 ::
10262
10263       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
10264
10265 Overview:
10266 """""""""
10267
10268 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
10269
10270 Arguments:
10271 """"""""""
10272
10273 None.
10274
10275 Semantics:
10276 """"""""""
10277
10278 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
10279 execution trap with the intention of requesting the attention of a
10280 debugger.
10281
10282 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
10283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10284
10285 Syntax:
10286 """""""
10287
10288 ::
10289
10290       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
10291
10292 Overview:
10293 """""""""
10294
10295 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
10296 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
10297 is placed on the stack before local variables.
10298
10299 Arguments:
10300 """"""""""
10301
10302 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
10303 The first argument is the value loaded from the stack guard
10304 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
10305 enough space to hold the value of the guard.
10306
10307 Semantics:
10308 """"""""""
10309
10310 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
10311 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
10312 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
10313 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
10314 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
10315 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
10316 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
10317
10318 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
10319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10320
10321 Syntax:
10322 """""""
10323
10324 ::
10325
10326       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
10327
10328 Overview:
10329 """""""""
10330
10331 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
10332 created stack protector and if they are not equal calls the
10333 ``__stack_chk_fail()`` function.
10334
10335 Arguments:
10336 """"""""""
10337
10338 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
10339 the variable ``@__stack_chk_guard``.
10340
10341 Semantics:
10342 """"""""""
10343
10344 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
10345 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
10346 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
10347
10348 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
10349 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
10350 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
10351 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
10352 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
10353 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
10354 codegen after the tail call decision has occurred.
10355
10356 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
10357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10358
10359 Syntax:
10360 """""""
10361
10362 ::
10363
10364       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
10365       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
10366
10367 Overview:
10368 """""""""
10369
10370 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
10371 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
10372 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
10373 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
10374 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
10375 other object.
10376
10377 Arguments:
10378 """"""""""
10379
10380 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
10381 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
10382 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
10383 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
10384 only accepts constants.
10385
10386 Semantics:
10387 """"""""""
10388
10389 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
10390 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
10391 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
10392 on the ``min`` argument).
10393
10394 '``llvm.expect``' Intrinsic
10395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10396
10397 Syntax:
10398 """""""
10399
10400 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
10401 integer bit width.
10402
10403 ::
10404
10405       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
10406       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
10407       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
10408
10409 Overview:
10410 """""""""
10411
10412 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
10413 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
10414
10415 Arguments:
10416 """"""""""
10417
10418 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
10419 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
10420 constant value, variables are not allowed.
10421
10422 Semantics:
10423 """"""""""
10424
10425 This intrinsic is lowered to the ``val``.
10426
10427 .. _int_assume:
10428
10429 '``llvm.assume``' Intrinsic
10430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10431
10432 Syntax:
10433 """""""
10434
10435 ::
10436
10437       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
10438
10439 Overview:
10440 """""""""
10441
10442 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
10443 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
10444 of the code.
10445
10446 Arguments:
10447 """"""""""
10448
10449 The condition which the optimizer may assume is always true.
10450
10451 Semantics:
10452 """"""""""
10453
10454 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
10455 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
10456 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
10457 provided condition are not used for code generation. If the condition is
10458 violated during execution, the behavior is undefined.
10459
10460 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
10461 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
10462 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
10463 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
10464 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
10465 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
10466 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
10467 optimizer.
10468
10469 .. _bitset.test:
10470
10471 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
10472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10473
10474 Syntax:
10475 """""""
10476
10477 ::
10478
10479       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
10480
10481
10482 Arguments:
10483 """"""""""
10484
10485 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
10486 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
10487
10488 Overview:
10489 """""""""
10490
10491 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
10492 member of the given bitset.
10493
10494 '``llvm.donothing``' Intrinsic
10495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10496
10497 Syntax:
10498 """""""
10499
10500 ::
10501
10502       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
10503
10504 Overview:
10505 """""""""
10506
10507 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
10508 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
10509 with an invoke instruction.
10510
10511 Arguments:
10512 """"""""""
10513
10514 None.
10515
10516 Semantics:
10517 """"""""""
10518
10519 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
10520 by codegen.
10521
10522 Stack Map Intrinsics
10523 --------------------
10524
10525 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
10526 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
10527 are described in :doc:`StackMaps`.