Add scoped-noalias metadata
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``internal``
201     Similar to private, but the value shows as a local symbol
202     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
203     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
204 ``available_externally``
205     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
206     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
207     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
208     of the definition of the global, which is known to be somewhere
209     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
210     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
211     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
212     not declarations.
213 ``linkonce``
214     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
215     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
216     some forms of inline functions, templates, or other code which must
217     be generated in each translation unit that uses it, but where the
218     body may be overridden with a more definitive definition later.
219     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
220     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
221     inline the body of this function into callers because it doesn't
222     know if this definition of the function is the definitive definition
223     within the program or whether it will be overridden by a stronger
224     definition. To enable inlining and other optimizations, use
225     "``linkonce_odr``" linkage.
226 ``weak``
227     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
228     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
229     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
230     in C source code.
231 ``common``
232     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
233     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
234     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
235     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
236     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
237     must have a zero initializer, and may not be marked
238     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
239     common linkage.
240
241 .. _linkage_appending:
242
243 ``appending``
244     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
245     pointer to array type. When two global variables with appending
246     linkage are linked together, the two global arrays are appended
247     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
248     system linker append together "sections" with identical names when
249     .o files are linked.
250 ``extern_weak``
251     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
252     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
253     instead of being an undefined reference.
254 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
255     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
256     functions with different semantics. Other languages, such as
257     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
258     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
259     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
260     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
261     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
262 ``external``
263     If none of the above identifiers are used, the global is externally
264     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
265     resolve external symbol references.
266
267 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
268 other than ``external`` or ``extern_weak``.
269
270 .. _callingconv:
271
272 Calling Conventions
273 -------------------
274
275 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
276 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
277 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
278 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
279 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
280 added in the future:
281
282 "``ccc``" - The C calling convention
283     This calling convention (the default if no other calling convention
284     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
285     convention supports varargs function calls and tolerates some
286     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
287     the function (as does normal C).
288 "``fastcc``" - The fast calling convention
289     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
290     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
291     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
292     code for the target, without having to conform to an externally
293     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
294     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
295     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
296     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
297     match the prototype of the function definition.
298 "``coldcc``" - The cold calling convention
299     This calling convention attempts to make code in the caller as
300     efficient as possible under the assumption that the call is not
301     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
302     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
303     This calling convention does not support varargs and requires the
304     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
305     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
306     calls for inlining.
307 "``cc 10``" - GHC convention
308     This calling convention has been implemented specifically for use by
309     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
310     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
311     by disabling callee save registers. This calling convention should
312     not be used lightly but only for specific situations such as an
313     alternative to the *register pinning* performance technique often
314     used when implementing functional programming languages. At the
315     moment only X86 supports this convention and it has the following
316     limitations:
317
318     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
319        floating point types are supported.
320     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
321        floating point parameters.
322
323     This calling convention supports `tail call
324     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
325     caller and callee are using it.
326 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
327     This calling convention has been implemented specifically for use by
328     the `High-Performance Erlang
329     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
330     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
331     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
332     registers for argument passing than the ordinary C calling
333     convention and defines no callee-saved registers. The calling
334     convention properly supports `tail call
335     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
336     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
337     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
338     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
339     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
340     bit).
341 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
342     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
343     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
344     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
345     platform's customary return register.
346 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
347     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
348     sequence in place of a call site. This convention forces the call
349     arguments into registers but allows them to be dynamcially
350     allocated. This can currently only be used with calls to
351     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
352     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
353 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
354     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
355     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
356     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
357     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
358     burden of saving and recovering a large register set before and after the
359     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
360     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
361     apply for values returned in callee-saved registers.
362
363     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
364       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
365       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
366
367     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
368     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
369     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
370     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
371     registers, which haven't already been saved by the caller. The
372     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
373     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
374     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
375     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
376     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
377     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
378
379     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
380     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
381     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
382     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
383     by other runtimes in the future too. The current implementation only
384     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
385     future.
386 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
387     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
388     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
389     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
390     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
391     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
392     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
393     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
394     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
395     returned in callee-saved registers.
396
397     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
398       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
399       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
400
401     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
402     that don't need to call out to any other functions.
403
404     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
405     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
406     experimental at this time.
407 "``cc <n>``" - Numbered convention
408     Any calling convention may be specified by number, allowing
409     target-specific calling conventions to be used. Target specific
410     calling conventions start at 64.
411
412 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
413 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
414 convention.
415
416 .. _visibilitystyles:
417
418 Visibility Styles
419 -----------------
420
421 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
422 styles:
423
424 "``default``" - Default style
425     On targets that use the ELF object file format, default visibility
426     means that the declaration is visible to other modules and, in
427     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
428     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
429     to other modules. Default visibility corresponds to "external
430     linkage" in the language.
431 "``hidden``" - Hidden style
432     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
433     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
434     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
435     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
436     library) can reference it directly.
437 "``protected``" - Protected style
438     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
439     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
440     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
441     cannot be overridden by another module.
442
443 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
444 visibility.
445
446 .. _dllstorageclass:
447
448 DLL Storage Classes
449 -------------------
450
451 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
452 DLL storage class:
453
454 ``dllimport``
455     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
456     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
457     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
458     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
459 ``dllexport``
460     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
461     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
462     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
463     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
464     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
465     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
466
467 .. _tls_model:
468
469 Thread Local Storage Models
470 ---------------------------
471
472 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
473 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
474 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
475 TLS model may be specified:
476
477 ``localdynamic``
478     For variables that are only used within the current shared library.
479 ``initialexec``
480     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
481 ``localexec``
482     For variables defined in the executable and only used within it.
483
484 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
485
486 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
487 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
488 more information on under which circumstances the different models may
489 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
490 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
491
492 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
493 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
494
495 .. _namedtypes:
496
497 Structure Types
498 ---------------
499
500 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
501 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
502 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
503 to forward declare a type which is not yet available.
504
505 An example of a identified structure specification is:
506
507 .. code-block:: llvm
508
509     %mytype = type { %mytype*, i32 }
510
511 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
512 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
513
514 .. _globalvars:
515
516 Global Variables
517 ----------------
518
519 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
520 instead of run-time.
521
522 Global variables definitions must be initialized.
523
524 Global variables in other translation units can also be declared, in which
525 case they don't have an initializer.
526
527 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
528 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
529
530 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
531 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
532 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
533 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
534 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
535 variable.
536
537 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
538 constant, even if the final definition of the global is not. This
539 capability can be used to enable slightly better optimization of the
540 program, but requires the language definition to guarantee that
541 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
542 units that do not include the definition.
543
544 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
545 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
546 always define a pointer to their "content" type because they describe a
547 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
548 pointers.
549
550 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
551 that the address is not significant, only the content. Constants marked
552 like this can be merged with other constants if they have the same
553 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
554 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
555 whose address is significant.
556
557 A global variable may be declared to reside in a target-specific
558 numbered address space. For targets that support them, address spaces
559 may affect how optimizations are performed and/or what target
560 instructions are used to access the variable. The default address space
561 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
562
563 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
564 target supports it, it will emit globals to the section specified.
565 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
566 support.
567
568 By default, global initializers are optimized by assuming that global
569 variables defined within the module are not modified from their
570 initial values before the start of the global initializer.  This is
571 true even for variables potentially accessible from outside the
572 module, including those with external linkage or appearing in
573 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
574 by marking the variable with ``externally_initialized``.
575
576 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
577 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
578 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
579 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
580 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
581 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
582 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
583 assume that the globals are densely packed in their section and try to
584 iterate over them as an array, alignment padding would break this
585 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
586
587 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
588
589 Variables and aliasaes can have a
590 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
591
592 Syntax::
593
594     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
595                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
596                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
597                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
598
599 For example, the following defines a global in a numbered address space
600 with an initializer, section, and alignment:
601
602 .. code-block:: llvm
603
604     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
605
606 The following example just declares a global variable
607
608 .. code-block:: llvm
609
610    @G = external global i32
611
612 The following example defines a thread-local global with the
613 ``initialexec`` TLS model:
614
615 .. code-block:: llvm
616
617     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
618
619 .. _functionstructure:
620
621 Functions
622 ---------
623
624 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
625 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
626 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
627 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
628 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
629 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
630 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
631 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
632 an optional section, an optional alignment,
633 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
634 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
635 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
636
637 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
638 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
639 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
640 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
641 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
642 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
643 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
644 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
645
646 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
647 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
648 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
649 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
650 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
651 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
652 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
653 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
654 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
655
656 The first basic block in a function is special in two ways: it is
657 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
658 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
659 the entry block of a function). Because the block can have no
660 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
661
662 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
663 target supports it, it will emit functions to the section specified.
664 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
665
666 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
667 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
668 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
669 is specified, the function is forced to have at least that much
670 alignment. All alignments must be a power of 2.
671
672 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
673 be significant and two identical functions can be merged.
674
675 Syntax::
676
677     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
678            [cconv] [ret attrs]
679            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
680            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat $<ComdatName>]
681            [align N] [gc] [prefix Constant] { ... }
682
683 .. _langref_aliases:
684
685 Aliases
686 -------
687
688 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
689 are just a new symbol and metadata for an existing position.
690
691 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
692 constant expression.
693
694 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
695 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
696 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
697
698 Syntax::
699
700     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
701
702 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
703 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
704 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
705
706 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
707 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
708 to the same content.
709
710 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
711 some can only be checked when producing an object file:
712
713 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
714   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
715
716 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
717   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
718   object file.
719
720 * No global value in the expression can be a declaration, since that
721   would require a relocation, which is not possible.
722
723 .. _langref_comdats:
724
725 Comdats
726 -------
727
728 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
729
730 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects which
731 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
732 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
733 aliasee computes to, if any.
734
735 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
736 choose between keys in two different object files.
737
738 Syntax::
739
740     $<Name> = comdat SelectionKind
741
742 The selection kind must be one of the following:
743
744 ``any``
745     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
746 ``exactmatch``
747     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
748     same data.
749 ``largest``
750     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
751 ``noduplicates``
752     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
753 ``samesize``
754     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
755     same amount of data.
756
757 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
758 ``any`` as a selection kind.
759
760 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
761 the COMDAT key's section is the largest:
762
763 .. code-block:: llvm
764
765    $foo = comdat largest
766    @foo = global i32 2, comdat $foo
767
768    define void @bar() comdat $foo {
769      ret void
770    }
771
772 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
773 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
774 and another COMDAT section with selection kind
775 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
776 section and contains the contents of the ``@baz`` symbol.
777
778 There are some restrictions on the properties of the global object.
779 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
780 targeting COFF.
781 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
782 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
783 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
784 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
785 if a collision occurs in the symbol table.
786
787 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
788 For example:
789
790 .. code-block:: llvm
791
792    $foo = comdat any
793    $bar = comdat any
794    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat $foo
795    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat $bar
796
797 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
798 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
799 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
800 sections.
801
802 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
803 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
804 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
805
806 .. _namedmetadatastructure:
807
808 Named Metadata
809 --------------
810
811 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
812 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
813 operands for a named metadata.
814
815 Syntax::
816
817     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
818     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
819     !1 = metadata !{metadata !"one"}
820     !2 = metadata !{metadata !"two"}
821     ; A named metadata.
822     !name = !{!0, !1, !2}
823
824 .. _paramattrs:
825
826 Parameter Attributes
827 --------------------
828
829 The return type and each parameter of a function type may have a set of
830 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
831 used to communicate additional information about the result or
832 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
833 of the function, not of the function type, so functions with different
834 parameter attributes can have the same function type.
835
836 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
837 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
838 For example:
839
840 .. code-block:: llvm
841
842     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
843     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
844     declare signext i8 @returns_signed_char()
845
846 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
847 ``readonly``) come immediately after the argument list.
848
849 Currently, only the following parameter attributes are defined:
850
851 ``zeroext``
852     This indicates to the code generator that the parameter or return
853     value should be zero-extended to the extent required by the target's
854     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
855     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
856 ``signext``
857     This indicates to the code generator that the parameter or return
858     value should be sign-extended to the extent required by the target's
859     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
860     the callee (for a return value).
861 ``inreg``
862     This indicates that this parameter or return value should be treated
863     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
864     a function call or return (usually, by putting it in a register as
865     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
866     two different kinds of registers). Use of this attribute is
867     target-specific.
868 ``byval``
869     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
870     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
871     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
872     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
873     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
874     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
875     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
876     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
877     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
878     values.
879
880     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
881     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
882     form and the known alignment of the pointer specified to the call
883     site. If the alignment is not specified, then the code generator
884     makes a target-specific assumption.
885
886 .. _attr_inalloca:
887
888 ``inalloca``
889
890     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
891     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
892     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
893     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
894     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
895     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
896
897     An argument allocation may be used by a call at most once because
898     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
899     used in conjunction with other attributes that affect argument
900     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
901     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
902     large aggregate return values, which means that frontend authors
903     must lower them with ``sret`` pointers.
904
905     When the call site is reached, the argument allocation must have
906     been the most recent stack allocation that is still live, or the
907     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
908     space after an argument allocation and before its call site, but it
909     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
910     <int_stackrestore>`.
911
912     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
913     attribute.
914
915 ``sret``
916     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
917     structure that is the return value of the function in the source
918     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
919     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
920     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
921     the first parameter. This is not a valid attribute for return
922     values.
923
924 ``align <n>``
925     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
926     have the specified alignment.
927
928     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
929     ``byval`` attribute.
930
931 .. _noalias:
932
933 ``noalias``
934     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
935     the argument or return value do not alias pointer values which are
936     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
937     call to the parent function, dependencies between memory references
938     from before or after the call and from those during the call are
939     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
940     value used in that call. The caller shares the responsibility with
941     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
942     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
943     analysis <Must, May, or No>`.
944
945     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
946     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
947     though it is slightly weaker.
948
949     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
950     while LLVM's ``noalias`` is.
951 ``nocapture``
952     This indicates that the callee does not make any copies of the
953     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
954     attribute for return values.
955
956 .. _nest:
957
958 ``nest``
959     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
960     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
961     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
962
963 ``returned``
964     This indicates that the function always returns the argument as its return
965     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
966     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
967     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
968     the callee. The parameter and the function return type must be valid
969     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
970     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
971
972 ``nonnull``
973     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
974     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
975     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
976     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
977     is non-null.
978
979 ``dereferenceable(<n>)``
980     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
981     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
982     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
983     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
984     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
985     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
986     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
987     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
988     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
989
990 .. _gc:
991
992 Garbage Collector Names
993 -----------------------
994
995 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
996 string:
997
998 .. code-block:: llvm
999
1000     define void @f() gc "name" { ... }
1001
1002 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1003 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
1004 support the named garbage collection algorithm.
1005
1006 .. _prefixdata:
1007
1008 Prefix Data
1009 -----------
1010
1011 Prefix data is data associated with a function which the code generator
1012 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
1013 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
1014 specific functions and make it available through the function pointer while
1015 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
1016 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
1017 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
1018 of the prefix data.
1019
1020 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
1021 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1022 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1023 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1024 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
1025 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1026 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
1027 makes the format of the prefix data highly target dependent.
1028
1029 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1030 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
1031 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
1032 of the prefix data.
1033
1034 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1035 which encodes the ``nop`` instruction:
1036
1037 .. code-block:: llvm
1038
1039     define void @f() prefix i8 144 { ... }
1040
1041 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
1042 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
1043 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1044
1045 .. code-block:: llvm
1046
1047     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1048
1049     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1050
1051 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1052 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1053 optimizers but will not be emitted in the object file.
1054
1055 .. _attrgrp:
1056
1057 Attribute Groups
1058 ----------------
1059
1060 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1061 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1062 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1063 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1064 group will capture the important command line flags used to build that file.
1065
1066 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1067 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1068 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1069 different groups are merged.
1070
1071 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1072 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1073
1074 .. code-block:: llvm
1075
1076    ; Target-independent attributes:
1077    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1078
1079    ; Target-dependent attributes:
1080    attributes #1 = { "no-sse" }
1081
1082    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1083    define void @f() #0 #1 { ... }
1084
1085 .. _fnattrs:
1086
1087 Function Attributes
1088 -------------------
1089
1090 Function attributes are set to communicate additional information about
1091 a function. Function attributes are considered to be part of the
1092 function, not of the function type, so functions with different function
1093 attributes can have the same function type.
1094
1095 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1096 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1097 example:
1098
1099 .. code-block:: llvm
1100
1101     define void @f() noinline { ... }
1102     define void @f() alwaysinline { ... }
1103     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1104     define void @f() optsize { ... }
1105
1106 ``alignstack(<n>)``
1107     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1108     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1109     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1110     parentheses.
1111 ``alwaysinline``
1112     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1113     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1114     inlining size threshold for this caller.
1115 ``builtin``
1116     This indicates that the callee function at a call site should be
1117     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1118     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1119     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
1120     attribute.
1121 ``cold``
1122     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1123     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1124     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1125     weight.
1126 ``inlinehint``
1127     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1128     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1129     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1130     inliner.
1131 ``jumptable``
1132     This attribute indicates that the function should be added to a
1133     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1134     references to this function should be replaced with a reference to the
1135     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1136     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1137     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1138     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1139 ``minsize``
1140     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1141     passes make choices that keep the code size of this function as small
1142     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1143     performance in order to minimize the size of the generated code.
1144 ``naked``
1145     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1146     function. This can have very system-specific consequences.
1147 ``nobuiltin``
1148     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1149     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1150     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1151     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1152     and on function declarations and definitions.
1153 ``noduplicate``
1154     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1155     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1156     within its parent function, but may not be duplicated within
1157     its parent function.
1158
1159     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1160     be an inlining candidate, provided that the call is not
1161     duplicated by inlining. That implies that the function has
1162     internal linkage and only has one call site, so the original
1163     call is dead after inlining.
1164 ``noimplicitfloat``
1165     This attributes disables implicit floating point instructions.
1166 ``noinline``
1167     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1168     function in any situation. This attribute may not be used together
1169     with the ``alwaysinline`` attribute.
1170 ``nonlazybind``
1171     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1172     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1173     startup time if the function is not called during program startup.
1174 ``noredzone``
1175     This attribute indicates that the code generator should not use a
1176     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1177 ``noreturn``
1178     This function attribute indicates that the function never returns
1179     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1180     function ever does dynamically return.
1181 ``nounwind``
1182     This function attribute indicates that the function never returns
1183     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1184     unwind, its runtime behavior is undefined.
1185 ``optnone``
1186     This function attribute indicates that the function is not optimized
1187     by any optimization or code generator passes with the
1188     exception of interprocedural optimization passes.
1189     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1190     attribute; this attribute is also incompatible
1191     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1192
1193     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1194     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1195     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1196     candidates for inlining into the body of this function.
1197 ``optsize``
1198     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1199     passes make choices that keep the code size of this function low,
1200     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1201     long as they do not significantly impact runtime performance.
1202 ``readnone``
1203     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1204     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1205     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1206     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1207     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1208     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1209     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1210     the ``C++`` exception throwing methods.
1211
1212     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1213     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1214     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1215 ``readonly``
1216     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1217     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1218     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1219     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1220     state that may be set in the caller. A readonly function always
1221     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1222     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1223     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1224     methods.
1225
1226     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1227     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1228     the pointer points to.
1229 ``returns_twice``
1230     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1231     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1232     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1233     functions.
1234 ``sanitize_address``
1235     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1236     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1237 ``sanitize_memory``
1238     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1239     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1240 ``sanitize_thread``
1241     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1242     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1243 ``ssp``
1244     This attribute indicates that the function should emit a stack
1245     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1246     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1247     return from the function to see if it has been overwritten. A
1248     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1249     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1250
1251     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1252     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1253     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1254       ``ssp-buffer-size``.
1255
1256     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1257     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1258
1259     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1260     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1261     function will have an ``ssp`` attribute.
1262 ``sspreq``
1263     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1264     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1265     attribute.
1266
1267     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1268     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1269     The specific layout rules are:
1270
1271     #. Large arrays and structures containing large arrays
1272        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1273     #. Small arrays and structures containing small arrays
1274        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1275     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1276        protector.
1277
1278     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1279     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1280     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1281     an ``sspreq`` attribute.
1282 ``sspstrong``
1283     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1284     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1285     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1286     will enable protectors for functions with:
1287
1288     - Arrays of any size and type
1289     - Aggregates containing an array of any size and type.
1290     - Calls to alloca().
1291     - Local variables that have had their address taken.
1292
1293     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1294     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1295     The specific layout rules are:
1296
1297     #. Large arrays and structures containing large arrays
1298        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1299     #. Small arrays and structures containing small arrays
1300        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1301     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1302        protector.
1303
1304     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1305
1306     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1307     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1308     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1309 ``uwtable``
1310     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1311     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1312     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1313     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1314     units.
1315
1316 .. _moduleasm:
1317
1318 Module-Level Inline Assembly
1319 ----------------------------
1320
1321 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1322 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1323 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1324 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1325
1326 .. code-block:: llvm
1327
1328     module asm "inline asm code goes here"
1329     module asm "more can go here"
1330
1331 The strings can contain any character by escaping non-printable
1332 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1333 two digit hex code for the number.
1334
1335 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1336 assembly code is generated.
1337
1338 .. _langref_datalayout:
1339
1340 Data Layout
1341 -----------
1342
1343 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1344 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1345 simply:
1346
1347 .. code-block:: llvm
1348
1349     target datalayout = "layout specification"
1350
1351 The *layout specification* consists of a list of specifications
1352 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1353 with a letter and may include other information after the letter to
1354 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1355 as follows:
1356
1357 ``E``
1358     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1359     the bits with the most significance have the lowest address
1360     location.
1361 ``e``
1362     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1363     is, the bits with the least significance have the lowest address
1364     location.
1365 ``S<size>``
1366     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1367     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1368     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1369     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1370     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1371     alignment promotions.
1372 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1373     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1374     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1375     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1376     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1377     in the range [1,2^23).
1378 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1379     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1380     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1381 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1382     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1383     ``<size>``.
1384 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1385     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1386     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1387     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1388     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1389     targets.
1390 ``a:<abi>:<pref>``
1391     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1392 ``m:<mangling>``
1393     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1394     options are
1395
1396     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1397     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1398     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1399       symbols get a ``_`` prefix.
1400     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1401       functions also get a suffix based on the frame size.
1402 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1403     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1404     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1405     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1406     this set are considered to support most general arithmetic operations
1407     efficiently.
1408
1409 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1410 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1411 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1412
1413 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1414 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1415 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1416 specifications are given in this list:
1417
1418 -  ``E`` - big endian
1419 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1420 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1421    same as the default address space.
1422 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1423 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1424 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1425 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1426 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1427 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1428    alignment of 64-bits
1429 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1430 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1431 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1432 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1433 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1434 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1435 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1436
1437 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1438 following rules:
1439
1440 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1441    that specification is used.
1442 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1443    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1444    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1445    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1446    given the default specifications above, the i7 type will use the
1447    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1448    alignment of i64 (largest specified).
1449 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1450    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1451    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1452    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1453
1454 The function of the data layout string may not be what you expect.
1455 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1456 the code generator should use.
1457
1458 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1459 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1460 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1461 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1462 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1463 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1464 that require precise layout information, but this also prevents those
1465 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1466
1467 .. _langref_triple:
1468
1469 Target Triple
1470 -------------
1471
1472 A module may specify a target triple string that describes the target
1473 host. The syntax for the target triple is simply:
1474
1475 .. code-block:: llvm
1476
1477     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1478
1479 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1480 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1481
1482 ::
1483
1484     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1485     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1486
1487 This information is passed along to the backend so that it generates
1488 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1489 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1490
1491 .. _pointeraliasing:
1492
1493 Pointer Aliasing Rules
1494 ----------------------
1495
1496 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1497 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1498 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1499 to the following rules:
1500
1501 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1502    value it is *based* on.
1503 -  An address of a global variable is associated with the address range
1504    of the variable's storage.
1505 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1506    address range of the allocated storage.
1507 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1508    address.
1509 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1510    a function not defined within LLVM may be associated with address
1511    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1512    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1513    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1514
1515 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1516 following rules:
1517
1518 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1519    on the first operand of the ``getelementptr``.
1520 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1521    ``bitcast``.
1522 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1523    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1524    the pointer's value.
1525 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1526
1527 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1528 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1529
1530 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1531 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1532 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1533 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1534 alignment of the store.
1535
1536 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1537 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1538 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1539 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1540 alias analysis.
1541
1542 .. _volatile:
1543
1544 Volatile Memory Accesses
1545 ------------------------
1546
1547 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1548 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1549 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1550 volatile operations or change their order of execution relative to other
1551 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1552 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1553 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1554
1555 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1556 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1557 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1558 target-legal volatile load/store instructions.
1559
1560 .. admonition:: Rationale
1561
1562  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1563  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1564  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1565  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1566  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1567  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1568  do not violate the frontend's contract with the language.
1569
1570 .. _memmodel:
1571
1572 Memory Model for Concurrent Operations
1573 --------------------------------------
1574
1575 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1576 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1577 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1578 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1579
1580 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1581
1582 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1583 that
1584
1585 -  Is a superset of single-thread program order, and
1586 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1587    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1588    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1589    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1590    Constraints <ordering>`).
1591
1592 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1593 between a thread and signals executing inside that thread.
1594
1595 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1596 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1597 (defined) write operations (store instructions, atomic
1598 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1599 section, initialized globals are considered to have a write of the
1600 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1601 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1602 may see any write to the same byte, except:
1603
1604 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1605    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1606    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1607 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1608    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1609
1610 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1611
1612 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1613    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1614    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1615    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1616    synchronization.)
1617 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1618    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1619 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1620    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1621 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1622    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1623    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1624    constraints on how the choice is made.
1625 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1626
1627 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1628 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1629 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1630 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1631 than one instruction to read the series of bytes.
1632
1633 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1634 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1635 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1636 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1637 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1638 from an address, introducing a store can change a load that may see
1639 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1640
1641 .. _ordering:
1642
1643 Atomic Memory Ordering Constraints
1644 ----------------------------------
1645
1646 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1647 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1648 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1649 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1650 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1651 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1652 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1653 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1654 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1655 differently since they don't take an address. See that instruction's
1656 documentation for details.
1657
1658 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1659 :doc:`Atomics`.
1660
1661 ``unordered``
1662     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1663     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1664     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1665     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1666     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1667     to make them atomic in any interesting way.
1668 ``monotonic``
1669     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1670     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1671     address. All modification orders must be compatible with the
1672     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1673     orders can be combined to a global total order for the whole program
1674     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1675     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1676     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1677     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1678     happens before another atomic read of the same address, the later
1679     read must see the same value or a later value in the address's
1680     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1681     stronger) operations on the same address. If an address is written
1682     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1683     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1684     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1685     ``memory_order_relaxed``.
1686 ``acquire``
1687     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1688     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1689     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1690 ``release``
1691     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1692     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1693     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1694     complete description; see the C++0x definition of a release
1695     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1696     ``memory_order_release``.
1697 ``acq_rel`` (acquire+release)
1698     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1699     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1700 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1701     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1702     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1703     writes), there is a global total order on all
1704     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1705     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1706     modification orders of all the affected addresses. Each
1707     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1708     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1709     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1710
1711 .. _singlethread:
1712
1713 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1714 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1715 other operations running in the same thread (for example, in signal
1716 handlers).
1717
1718 .. _fastmath:
1719
1720 Fast-Math Flags
1721 ---------------
1722
1723 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1724 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1725 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1726 otherwise unsafe floating point operations
1727
1728 ``nnan``
1729    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1730    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1731    NaNs, but the value of the result is undefined.
1732
1733 ``ninf``
1734    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1735    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1736    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1737
1738 ``nsz``
1739    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1740    argument or result as insignificant.
1741
1742 ``arcp``
1743    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1744    argument rather than perform division.
1745
1746 ``fast``
1747    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1748    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1749    flag implies all the others.
1750
1751 .. _typesystem:
1752
1753 Type System
1754 ===========
1755
1756 The LLVM type system is one of the most important features of the
1757 intermediate representation. Being typed enables a number of
1758 optimizations to be performed on the intermediate representation
1759 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1760 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1761 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1762 not feasible to perform on normal three address code representations.
1763
1764 .. _t_void:
1765
1766 Void Type
1767 ---------
1768
1769 :Overview:
1770
1771
1772 The void type does not represent any value and has no size.
1773
1774 :Syntax:
1775
1776
1777 ::
1778
1779       void
1780
1781
1782 .. _t_function:
1783
1784 Function Type
1785 -------------
1786
1787 :Overview:
1788
1789
1790 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1791 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1792 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1793 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1794
1795 :Syntax:
1796
1797 ::
1798
1799       <returntype> (<parameter list>)
1800
1801 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1802 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1803 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1804 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1805 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1806 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1807
1808 :Examples:
1809
1810 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1811 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1812 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1813 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1814 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1815 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
1816 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1817 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1818 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1819
1820 .. _t_firstclass:
1821
1822 First Class Types
1823 -----------------
1824
1825 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1826 Values of these types are the only ones which can be produced by
1827 instructions.
1828
1829 .. _t_single_value:
1830
1831 Single Value Types
1832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1833
1834 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1835
1836 .. _t_integer:
1837
1838 Integer Type
1839 """"""""""""
1840
1841 :Overview:
1842
1843 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1844 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1845 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1846
1847 :Syntax:
1848
1849 ::
1850
1851       iN
1852
1853 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1854 value.
1855
1856 Examples:
1857 *********
1858
1859 +----------------+------------------------------------------------+
1860 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1861 +----------------+------------------------------------------------+
1862 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1863 +----------------+------------------------------------------------+
1864 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1865 +----------------+------------------------------------------------+
1866
1867 .. _t_floating:
1868
1869 Floating Point Types
1870 """"""""""""""""""""
1871
1872 .. list-table::
1873    :header-rows: 1
1874
1875    * - Type
1876      - Description
1877
1878    * - ``half``
1879      - 16-bit floating point value
1880
1881    * - ``float``
1882      - 32-bit floating point value
1883
1884    * - ``double``
1885      - 64-bit floating point value
1886
1887    * - ``fp128``
1888      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1889
1890    * - ``x86_fp80``
1891      -  80-bit floating point value (X87)
1892
1893    * - ``ppc_fp128``
1894      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1895
1896 X86_mmx Type
1897 """"""""""""
1898
1899 :Overview:
1900
1901 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1902 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1903 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1904 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1905 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1906 of this type.
1907
1908 :Syntax:
1909
1910 ::
1911
1912       x86_mmx
1913
1914
1915 .. _t_pointer:
1916
1917 Pointer Type
1918 """"""""""""
1919
1920 :Overview:
1921
1922 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1923 commonly used to reference objects in memory.
1924
1925 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1926 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1927 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1928 are target-specific.
1929
1930 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1931 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1932
1933 :Syntax:
1934
1935 ::
1936
1937       <type> *
1938
1939 :Examples:
1940
1941 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1942 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1943 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1944 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1945 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1946 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1947 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1948
1949 .. _t_vector:
1950
1951 Vector Type
1952 """""""""""
1953
1954 :Overview:
1955
1956 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1957 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1958 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1959 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1960 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1961
1962 :Syntax:
1963
1964 ::
1965
1966       < <# elements> x <elementtype> >
1967
1968 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1969 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1970 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1971
1972 :Examples:
1973
1974 +-------------------+--------------------------------------------------+
1975 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1976 +-------------------+--------------------------------------------------+
1977 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1978 +-------------------+--------------------------------------------------+
1979 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1980 +-------------------+--------------------------------------------------+
1981 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1982 +-------------------+--------------------------------------------------+
1983
1984 .. _t_label:
1985
1986 Label Type
1987 ^^^^^^^^^^
1988
1989 :Overview:
1990
1991 The label type represents code labels.
1992
1993 :Syntax:
1994
1995 ::
1996
1997       label
1998
1999 .. _t_metadata:
2000
2001 Metadata Type
2002 ^^^^^^^^^^^^^
2003
2004 :Overview:
2005
2006 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2007 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2008
2009 :Syntax:
2010
2011 ::
2012
2013       metadata
2014
2015 .. _t_aggregate:
2016
2017 Aggregate Types
2018 ^^^^^^^^^^^^^^^
2019
2020 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2021 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2022 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2023 aggregate types.
2024
2025 .. _t_array:
2026
2027 Array Type
2028 """"""""""
2029
2030 :Overview:
2031
2032 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2033 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2034 elements) and an underlying data type.
2035
2036 :Syntax:
2037
2038 ::
2039
2040       [<# elements> x <elementtype>]
2041
2042 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2043 be any type with a size.
2044
2045 :Examples:
2046
2047 +------------------+--------------------------------------+
2048 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2049 +------------------+--------------------------------------+
2050 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2051 +------------------+--------------------------------------+
2052 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2053 +------------------+--------------------------------------+
2054
2055 Here are some examples of multidimensional arrays:
2056
2057 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2058 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2059 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2060 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2061 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2062 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2063 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2064
2065 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2066 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2067 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2068 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2069 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2070 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2071 example.
2072
2073 .. _t_struct:
2074
2075 Structure Type
2076 """"""""""""""
2077
2078 :Overview:
2079
2080 The structure type is used to represent a collection of data members
2081 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2082 a size.
2083
2084 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2085 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2086 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2087 '``insertvalue``' instructions.
2088
2089 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2090 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2091 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2092 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2093 required to match what the underlying code generator expects.
2094
2095 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2096 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2097 identified types are always defined at the top level with a name.
2098 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2099 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2100 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2101
2102 :Syntax:
2103
2104 ::
2105
2106       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2107       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2108
2109 :Examples:
2110
2111 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2112 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2113 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2114 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
2115 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2116 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2117 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2118
2119 .. _t_opaque:
2120
2121 Opaque Structure Types
2122 """"""""""""""""""""""
2123
2124 :Overview:
2125
2126 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2127 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2128 notion of a forward declared structure.
2129
2130 :Syntax:
2131
2132 ::
2133
2134       %X = type opaque
2135       %52 = type opaque
2136
2137 :Examples:
2138
2139 +--------------+-------------------+
2140 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2141 +--------------+-------------------+
2142
2143 .. _constants:
2144
2145 Constants
2146 =========
2147
2148 LLVM has several different basic types of constants. This section
2149 describes them all and their syntax.
2150
2151 Simple Constants
2152 ----------------
2153
2154 **Boolean constants**
2155     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2156     of the ``i1`` type.
2157 **Integer constants**
2158     Standard integers (such as '4') are constants of the
2159     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2160     integer types.
2161 **Floating point constants**
2162     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2163     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2164     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2165     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2166     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2167     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2168     point <t_floating>` type.
2169 **Null pointer constants**
2170     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2171     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2172
2173 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2174 floating point constants. For example, the form
2175 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2176 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2177 constants are required (and the only time that they are generated by the
2178 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2179 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2180 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2181 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2182 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2183
2184 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2185 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2186 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2187 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2188 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2189 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2190 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2191 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2192 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2193 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2194 will only work if they match the long double format on your target.
2195 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2196 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2197 (sign bit at the left).
2198
2199 There are no constants of type x86_mmx.
2200
2201 .. _complexconstants:
2202
2203 Complex Constants
2204 -----------------
2205
2206 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2207 constants and smaller complex constants.
2208
2209 **Structure constants**
2210     Structure constants are represented with notation similar to
2211     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2212     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2213     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2214     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2215     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2216     must match those specified by the type.
2217 **Array constants**
2218     Array constants are represented with notation similar to array type
2219     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2220     square brackets (``[]``)). For example:
2221     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2222     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2223     match those specified by the type.
2224 **Vector constants**
2225     Vector constants are represented with notation similar to vector
2226     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2227     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2228     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2229     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2230     elements must match those specified by the type.
2231 **Zero initialization**
2232     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2233     value to zero of *any* type, including scalar and
2234     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2235     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2236     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2237 **Metadata node**
2238     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2239     type <t_metadata>`. For example:
2240     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2241     constants that are meant to be interpreted as part of the
2242     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2243     information such as debug info.
2244
2245 Global Variable and Function Addresses
2246 --------------------------------------
2247
2248 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2249 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2250 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2251 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2252 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2253 file:
2254
2255 .. code-block:: llvm
2256
2257     @X = global i32 17
2258     @Y = global i32 42
2259     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2260
2261 .. _undefvalues:
2262
2263 Undefined Values
2264 ----------------
2265
2266 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2267 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2268 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2269 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2270
2271 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2272 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2273 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2274 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2275
2276 .. code-block:: llvm
2277
2278       %A = add %X, undef
2279       %B = sub %X, undef
2280       %C = xor %X, undef
2281     Safe:
2282       %A = undef
2283       %B = undef
2284       %C = undef
2285
2286 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2287 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2288
2289 .. code-block:: llvm
2290
2291       %A = or %X, undef
2292       %B = and %X, undef
2293     Safe:
2294       %A = -1
2295       %B = 0
2296     Unsafe:
2297       %A = undef
2298       %B = undef
2299
2300 These logical operations have bits that are not always affected by the
2301 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2302 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2303 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2304 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2305 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2306 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2307 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2308 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2309
2310 .. code-block:: llvm
2311
2312       %A = select undef, %X, %Y
2313       %B = select undef, 42, %Y
2314       %C = select %X, %Y, undef
2315     Safe:
2316       %A = %X     (or %Y)
2317       %B = 42     (or %Y)
2318       %C = %Y
2319     Unsafe:
2320       %A = undef
2321       %B = undef
2322       %C = undef
2323
2324 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2325 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2326 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2327 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2328 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2329 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2330 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2331
2332 .. code-block:: llvm
2333
2334       %A = xor undef, undef
2335
2336       %B = undef
2337       %C = xor %B, %B
2338
2339       %D = undef
2340       %E = icmp lt %D, 4
2341       %F = icmp gte %D, 4
2342
2343     Safe:
2344       %A = undef
2345       %B = undef
2346       %C = undef
2347       %D = undef
2348       %E = undef
2349       %F = undef
2350
2351 This example points out that two '``undef``' operands are not
2352 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2353 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2354 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2355 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2356 its value over its "live range". This is true because the variable
2357 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2358 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2359 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2360 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2361 uses with" concept would not hold.
2362
2363 .. code-block:: llvm
2364
2365       %A = fdiv undef, %X
2366       %B = fdiv %X, undef
2367     Safe:
2368       %A = undef
2369     b: unreachable
2370
2371 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2372 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2373 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2374 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2375 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2376 However, in the second example, we can make a more aggressive
2377 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2378 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2379 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2380 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2381 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2382 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2383
2384 .. code-block:: llvm
2385
2386     a:  store undef -> %X
2387     b:  store %X -> undef
2388     Safe:
2389     a: <deleted>
2390     b: unreachable
2391
2392 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2393 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2394 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2395 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2396 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2397
2398 .. _poisonvalues:
2399
2400 Poison Values
2401 -------------
2402
2403 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2404 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2405 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2406 which results in undefined behavior.
2407
2408 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2409 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2410 the ``nsw`` flag.
2411
2412 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2413
2414 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2415 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2416    their dynamic predecessor basic block.
2417 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2418    in the dynamic callers of their functions.
2419 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2420    instructions that dynamically transfer control back to them.
2421 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2422    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2423    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2424 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2425    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2426    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2427    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2428 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2429    most recent preceding instruction with externally visible side
2430    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2431    operations <volatile>`.)
2432 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2433    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2434    multiple successors and the instruction is always executed when
2435    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2436    when control is transferred to another.
2437 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2438    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2439    be different if the terminator had transferred control to a different
2440    successor.
2441 -  Dependence is transitive.
2442
2443 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2444 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2445 on a poison value has undefined behavior.
2446
2447 Here are some examples:
2448
2449 .. code-block:: llvm
2450
2451     entry:
2452       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2453       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2454       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2455       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2456
2457       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2458       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2459
2460       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2461
2462       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2463       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2464       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2465       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2466
2467       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2468       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2469
2470     true:
2471       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2472                                            ; it has undefined behavior.
2473       br label %end
2474
2475     end:
2476       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2477                                            ; Both edges into this PHI are
2478                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2479                                            ; always results in a poison value.
2480
2481       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2482                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2483                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2484
2485       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2486                                            ; The same branch again, but this time the
2487                                            ; true block doesn't have side effects.
2488
2489     second_true:
2490       ; No side effects!
2491       ret void
2492
2493     second_end:
2494       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2495                                            ; on the store in %end. Also, it is
2496                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2497                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2498                                            ; behavior in this example).
2499
2500 .. _blockaddress:
2501
2502 Addresses of Basic Blocks
2503 -------------------------
2504
2505 ``blockaddress(@function, %block)``
2506
2507 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2508 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2509 Taking the address of the entry block is illegal.
2510
2511 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2512 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2513 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2514 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2515 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2516 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2517 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2518 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2519 instruction.
2520
2521 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2522 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2523
2524 .. _constantexprs:
2525
2526 Constant Expressions
2527 --------------------
2528
2529 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2530 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2531 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2532 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2533 The following is the syntax for constant expressions:
2534
2535 ``trunc (CST to TYPE)``
2536     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2537     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2538 ``zext (CST to TYPE)``
2539     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2540     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2541 ``sext (CST to TYPE)``
2542     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2543     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2544 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2545     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2546     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2547     must be floating point.
2548 ``fpext (CST to TYPE)``
2549     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2550     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2551     floating point.
2552 ``fptoui (CST to TYPE)``
2553     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2554     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2555     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2556     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2557     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2558 ``fptosi (CST to TYPE)``
2559     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2560     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2561     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2562     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2563     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2564 ``uitofp (CST to TYPE)``
2565     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2566     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2567     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2568     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2569     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2570 ``sitofp (CST to TYPE)``
2571     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2572     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2573     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2574     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2575     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2576 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2577     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2578     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2579     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2580     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2581 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2582     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2583     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2584     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2585     This one is *really* dangerous!
2586 ``bitcast (CST to TYPE)``
2587     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2588     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2589     instruction <i_bitcast>`.
2590 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2591     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2592     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2593     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2594 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2595     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2596     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2597     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2598     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2599 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2600     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2601 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2602     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2603 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2604     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2605 ``extractelement (VAL, IDX)``
2606     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2607     constants.
2608 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2609     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2610     constants.
2611 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2612     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2613     constants.
2614 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2615     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2616     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2617     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2618     least one index value must be specified.
2619 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2620     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2621     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2622     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2623     value must be specified.
2624 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2625     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2626     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2627     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2628     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2629     operations on floating point values are allowed).
2630
2631 Other Values
2632 ============
2633
2634 .. _inlineasmexprs:
2635
2636 Inline Assembler Expressions
2637 ----------------------------
2638
2639 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2640 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2641 value represents the inline assembler as a string (containing the
2642 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2643 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2644 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2645 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2646 assembler expression is:
2647
2648 .. code-block:: llvm
2649
2650     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2651
2652 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2653 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2654 Thus, typically we have:
2655
2656 .. code-block:: llvm
2657
2658     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2659
2660 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2661 marked as having side effects. This is done through the use of the
2662 '``sideeffect``' keyword, like so:
2663
2664 .. code-block:: llvm
2665
2666     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2667
2668 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2669 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2670 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2671 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2672 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2673 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2674
2675 .. code-block:: llvm
2676
2677     call void asm alignstack "eieio", ""()
2678
2679 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2680 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2681 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2682 the only supported dialects. An example is:
2683
2684 .. code-block:: llvm
2685
2686     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2687
2688 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2689 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2690 keyword last.
2691
2692 Inline Asm Metadata
2693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2694
2695 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2696 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2697 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2698 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2699 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2700 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2701 it. For example:
2702
2703 .. code-block:: llvm
2704
2705     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2706     ...
2707     !42 = !{ i32 1234567 }
2708
2709 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2710 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2711 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2712 occurs on.
2713
2714 .. _metadata:
2715
2716 Metadata Nodes and Metadata Strings
2717 -----------------------------------
2718
2719 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2720 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2721 code generator. One example application of metadata is source-level
2722 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2723 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2724 preceding exclamation point ('``!``').
2725
2726 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2727 contain any character by escaping non-printable characters with
2728 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2729 "``!"test\00"``".
2730
2731 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2732 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2733 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2734 their operand. For example:
2735
2736 .. code-block:: llvm
2737
2738     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2739
2740 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2741 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2742 example:
2743
2744 .. code-block:: llvm
2745
2746     !foo =  metadata !{!4, !3}
2747
2748 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2749 function is using two metadata arguments:
2750
2751 .. code-block:: llvm
2752
2753     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2754
2755 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2756 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2757
2758 .. code-block:: llvm
2759
2760     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2761
2762 More information about specific metadata nodes recognized by the
2763 optimizers and code generator is found below.
2764
2765 '``tbaa``' Metadata
2766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2767
2768 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2769 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2770 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2771 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2772 custom alias analysis behavior for other languages.
2773
2774 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2775 to three fields, e.g.:
2776
2777 .. code-block:: llvm
2778
2779     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2780     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2781     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2782     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2783
2784 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2785 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2786 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2787 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2788 common names.
2789
2790 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2791 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2792 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2793 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2794 from multiple front-ends is handled conservatively.
2795
2796 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2797 indicates that the type is "constant" (meaning
2798 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2799 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2800
2801 '``tbaa.struct``' Metadata
2802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2803
2804 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2805 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2806 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2807 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2808 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2809 of the aggregate.
2810
2811 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2812 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2813
2814 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2815 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2816 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2817 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2818 its tbaa tag. e.g.:
2819
2820 .. code-block:: llvm
2821
2822     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2823
2824 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2825 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2826 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2827
2828 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2829 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2830 does not carry useful data and need not be preserved.
2831
2832 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2834
2835 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2836 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2837 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2838 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2839 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2840 Each type of metadata specifies a list of scopes, and when evaluating an
2841 aliasing query, if one of the instructions has a scope in its ``alias.scope``
2842 list that is identical to a scope in the other instruction's ``noalias`` list,
2843 or is a descendant (in the scope hierarchy) of a scope in the other
2844 instruction's ``noalias`` list , then the two memory accesses are assumed not
2845 to alias.
2846
2847 The metadata identifying each scope is itself a list containing one or two
2848 entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name is a
2849 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2850 self-reference can be used to create globally unique scope names.
2851 Optionally, a metadata reference to a parent scope can be provided as a second
2852 entry in the list.
2853
2854 For example,
2855
2856 .. code-block:: llvm
2857
2858     ; A root scope (which doubles as a list of itself):
2859     !0 = metadata !{metadata !0}
2860
2861     ; Two child scopes (which must be self-referential to avoid being "uniqued"):
2862     !1 = metadata !{metadata !2} ; A list containing only scope !2
2863     !2 = metadata !{metadata !2, metadata !0} ; Scope !2 is a descendant of scope !0
2864
2865     !3 = metadata !{metadata !4} ; A list containing only scope !4
2866     !4 = metadata !{metadata !4, metadata !0} ; Scope !4 is a descendant of scope !0
2867
2868     ; These two instructions don't alias:
2869     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !0
2870     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !0
2871
2872     ; These two instructions may alias (scope !2 and scope !4 are peers):
2873     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !1
2874     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !3
2875
2876     ; These two instructions don't alias (scope !2 is a descendant of scope !0
2877     ; and the store does not alias with anything in scope !0 or any of its descendants):
2878     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !1
2879     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !0
2880
2881     ; These two instructions may alias:
2882     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !0
2883     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !1
2884
2885 '``fpmath``' Metadata
2886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2887
2888 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2889 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2890 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2891 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2892 it. ULP is defined as follows:
2893
2894     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2895     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2896     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2897     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2898     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2899
2900 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2901 number representing the maximum relative error, for example:
2902
2903 .. code-block:: llvm
2904
2905     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2906
2907 '``range``' Metadata
2908 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2909
2910 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
2911 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
2912 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
2913 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
2914 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
2915 pair. Each pair has the following properties:
2916
2917 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2918 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2919 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2920 -  The range is allowed to wrap.
2921 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2922    ``a!=b``.
2923
2924 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2925 they must be non-contiguous.
2926
2927 Examples:
2928
2929 .. code-block:: llvm
2930
2931       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2932       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2933       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2934       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
2935              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2936     ...
2937     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2938     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2939     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2940     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2941
2942 '``llvm.loop``'
2943 ^^^^^^^^^^^^^^^
2944
2945 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2946 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2947 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2948 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2949 specified with the name ``llvm.loop``.
2950
2951 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2952 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2953 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2954 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2955 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2956 constructs:
2957
2958 .. code-block:: llvm
2959
2960     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2961     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2962
2963 The loop identifier metadata can be used to specify additional
2964 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
2965 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
2966 suggests an unroll factor to the loop unroller:
2967
2968 .. code-block:: llvm
2969
2970       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2971     ...
2972     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2973     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
2974
2975 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
2976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2977
2978 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
2979 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
2980 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
2981 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
2982 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
2983 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
2984 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
2985 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
2986 in determining the safety of these transformations.
2987
2988 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
2989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2990
2991 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
2992 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
2993 second operand is an integer specifying the interleave count. For
2994 example:
2995
2996 .. code-block:: llvm
2997
2998    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.interleave.count", i32 4 }
2999
3000 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3001 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3002 then the interleave count will be determined automatically.
3003
3004 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3006
3007 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3008 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3009 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3010 0 disables vectorization:
3011
3012 .. code-block:: llvm
3013
3014    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0 }
3015    !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1 }
3016
3017 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3019
3020 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3021 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3022 operand is an integer specifying the width. For example:
3023
3024 .. code-block:: llvm
3025
3026    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.width", i32 4 }
3027
3028 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3029 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3030 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3031 determined automatically.
3032
3033 '``llvm.loop.unroll``'
3034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3035
3036 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3037 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3038 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3039 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3040 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3041 optimizer believes it is safe to do so.
3042
3043 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3045
3046 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3047 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3048 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3049 example:
3050
3051 .. code-block:: llvm
3052
3053    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3054
3055 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3056 will be partially unrolled.
3057
3058 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3060
3061 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3062 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3063
3064 .. code-block:: llvm
3065
3066    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.disable" }
3067
3068 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3070
3071 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3072 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3073 For example:
3074
3075 .. code-block:: llvm
3076
3077    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.full" }
3078
3079 '``llvm.mem``'
3080 ^^^^^^^^^^^^^^^
3081
3082 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3083 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3084
3085 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3086 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3087
3088 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3089 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3090 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3091 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3092 with the same loop identifier.
3093
3094 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3095 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3096 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3097 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3098 ``L2``.
3099
3100 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3101 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3102 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3103 loop.  
3104
3105 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3106 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3107 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3108 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3109 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3110 insert new memory instructions into the loop body).
3111
3112 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3113 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3114 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3115
3116 .. code-block:: llvm
3117
3118    for.body:
3119      ...
3120      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3121      ...
3122      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3123      ...
3124      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3125
3126    for.end:
3127    ...
3128    !0 = metadata !{ metadata !0 }
3129
3130 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3131 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3132 the loop identifier metadata node directly:
3133
3134 .. code-block:: llvm
3135
3136    outer.for.body:
3137      ...
3138      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3139      ...
3140      br label %inner.for.body
3141
3142    inner.for.body:
3143      ...
3144      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3145      ...
3146      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3147      ...
3148      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3149
3150    inner.for.end:
3151      ...
3152      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3153      ...
3154      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3155
3156    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3157    ...
3158    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
3159    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
3160    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
3161
3162 Module Flags Metadata
3163 =====================
3164
3165 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3166 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3167 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3168 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3169 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3170 look it up.
3171
3172 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3173 Each triplet has the following form:
3174
3175 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3176    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3177    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3178    described below.
3179 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3180    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3181    including entries with the **Require** behavior).
3182 -  The third element is the value of the flag.
3183
3184 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3185 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3186 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3187 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3188 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3189 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3190
3191 The following behaviors are supported:
3192
3193 .. list-table::
3194    :header-rows: 1
3195    :widths: 10 90
3196
3197    * - Value
3198      - Behavior
3199
3200    * - 1
3201      - **Error**
3202            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3203            is that of the operands.
3204
3205    * - 2
3206      - **Warning**
3207            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3208            operand for the flag from the first module being linked.
3209
3210    * - 3
3211      - **Require**
3212            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3213            specified value after linking is performed. The value must be a
3214            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3215            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3216            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3217            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3218            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3219
3220    * - 4
3221      - **Override**
3222            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3223            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3224            differ, an error will be emitted.
3225
3226    * - 5
3227      - **Append**
3228            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3229
3230    * - 6
3231      - **AppendUnique**
3232            Appends the two values, which are required to be metadata
3233            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3234            during the append operation.
3235
3236 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3237 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3238 value) or **Override**.
3239
3240 An example of module flags:
3241
3242 .. code-block:: llvm
3243
3244     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3245     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3246     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3247     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3248       metadata !{
3249         metadata !"foo", i32 1
3250       }
3251     }
3252     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3253
3254 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3255    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3256    values are not equal.
3257
3258 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3259    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3260    '37'.
3261
3262 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3263    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3264    warning if their values are not equal.
3265
3266 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3267
3268    ::
3269
3270        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3271
3272    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3273    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3274    performed.
3275
3276 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3277 ----------------------------------------------------
3278
3279 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3280 collection in a special section called "image info". The metadata
3281 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3282 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3283 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3284 be merged rather than appended together.
3285
3286 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3287 following key-value pairs:
3288
3289 .. list-table::
3290    :header-rows: 1
3291    :widths: 30 70
3292
3293    * - Key
3294      - Value
3295
3296    * - ``Objective-C Version``
3297      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3298
3299    * - ``Objective-C Image Info Version``
3300      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3301        always 0.
3302
3303    * - ``Objective-C Image Info Section``
3304      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3305        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3306        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3307        Objective-C ABI version 2.
3308
3309    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3310      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3311        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3312        collection supported.
3313
3314    * - ``Objective-C GC Only``
3315      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3316        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3317        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3318
3319 Some important flag interactions:
3320
3321 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3322    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3323    2, then the resulting module has the
3324    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3325 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3326    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3327
3328 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3329 --------------------------------------------
3330
3331 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3332 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3333 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3334 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3335
3336 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3337 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3338 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3339 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3340 list of metadata strings defining linker options.
3341
3342 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3343 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3344 framework::
3345
3346     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3347        metadata !{
3348           metadata !{ metadata !"-lz" },
3349           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3350     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3351
3352 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3353 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3354 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3355 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3356 assembly writer or object file emitter.
3357
3358 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3359 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3360 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3361
3362 C type width Module Flags Metadata
3363 ----------------------------------
3364
3365 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3366 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3367 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3368 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3369 width.
3370
3371 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3372 flags metadata, using the following key-value pairs:
3373
3374 .. list-table::
3375    :header-rows: 1
3376    :widths: 30 70
3377
3378    * - Key
3379      - Value
3380
3381    * - short_wchar
3382      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3383        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3384
3385    * - short_enum
3386      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3387        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3388          represent all of its values.
3389
3390 For example, the following metadata section specifies that the module was
3391 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3392 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3393
3394     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3395     !0 = metadata !{i32 1, metadata !"short_wchar", i32 1}
3396     !1 = metadata !{i32 1, metadata !"short_enum", i32 0}
3397
3398 .. _intrinsicglobalvariables:
3399
3400 Intrinsic Global Variables
3401 ==========================
3402
3403 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3404 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3405 All globals of this sort should have a section specified as
3406 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3407 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3408
3409 .. _gv_llvmused:
3410
3411 The '``llvm.used``' Global Variable
3412 -----------------------------------
3413
3414 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3415 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3416 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3417 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3418 use of it is:
3419
3420 .. code-block:: llvm
3421
3422     @X = global i8 4
3423     @Y = global i32 123
3424
3425     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3426        i8* @X,
3427        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3428     ], section "llvm.metadata"
3429
3430 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3431 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3432 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3433 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3434 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3435 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3436 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3437
3438 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3439 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3440 molesting the symbol.
3441
3442 .. _gv_llvmcompilerused:
3443
3444 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3445 --------------------------------------------
3446
3447 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3448 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3449 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3450 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3451 by ``@llvm.used``.
3452
3453 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3454 and should not be exposed to source languages.
3455
3456 .. _gv_llvmglobalctors:
3457
3458 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3459 -------------------------------------------
3460
3461 .. code-block:: llvm
3462
3463     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3464     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3465
3466 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3467 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3468 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3469 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3470 functions with the same priority is not defined.
3471
3472 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3473 or function, the initializer function will only run if the associated
3474 data from the current module is not discarded.
3475
3476 .. _llvmglobaldtors:
3477
3478 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3479 -------------------------------------------
3480
3481 .. code-block:: llvm
3482
3483     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3484     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3485
3486 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3487 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3488 The functions referenced by this array will be called in descending
3489 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3490 order of functions with the same priority is not defined.
3491
3492 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3493 or function, the destructor function will only run if the associated
3494 data from the current module is not discarded.
3495
3496 Instruction Reference
3497 =====================
3498
3499 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3500 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3501 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3502 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3503 :ref:`other instructions <otherops>`.
3504
3505 .. _terminators:
3506
3507 Terminator Instructions
3508 -----------------------
3509
3510 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3511 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3512 block should be executed after the current block is finished. These
3513 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3514 control flow, not values (the one exception being the
3515 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3516
3517 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3518 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3519 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3520 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3521
3522 .. _i_ret:
3523
3524 '``ret``' Instruction
3525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3526
3527 Syntax:
3528 """""""
3529
3530 ::
3531
3532       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3533       ret void                 ; Return from void function
3534
3535 Overview:
3536 """""""""
3537
3538 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3539 a value) from a function back to the caller.
3540
3541 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3542 value and then causes control flow, and one that just causes control
3543 flow to occur.
3544
3545 Arguments:
3546 """"""""""
3547
3548 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3549 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3550 class <t_firstclass>`' type.
3551
3552 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3553 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3554 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3555 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3556 value.
3557
3558 Semantics:
3559 """"""""""
3560
3561 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3562 the calling function's context. If the caller is a
3563 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3564 instruction after the call. If the caller was an
3565 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3566 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3567 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3568 value.
3569
3570 Example:
3571 """"""""
3572
3573 .. code-block:: llvm
3574
3575       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3576       ret void                        ; Return from a void function
3577       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3578
3579 .. _i_br:
3580
3581 '``br``' Instruction
3582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3583
3584 Syntax:
3585 """""""
3586
3587 ::
3588
3589       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3590       br label <dest>          ; Unconditional branch
3591
3592 Overview:
3593 """""""""
3594
3595 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3596 different basic block in the current function. There are two forms of
3597 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3598 unconditional branch.
3599
3600 Arguments:
3601 """"""""""
3602
3603 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3604 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3605 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3606
3607 Semantics:
3608 """"""""""
3609
3610 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3611 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3612 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3613 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3614
3615 Example:
3616 """"""""
3617
3618 .. code-block:: llvm
3619
3620     Test:
3621       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3622       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3623     IfEqual:
3624       ret i32 1
3625     IfUnequal:
3626       ret i32 0
3627
3628 .. _i_switch:
3629
3630 '``switch``' Instruction
3631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3632
3633 Syntax:
3634 """""""
3635
3636 ::
3637
3638       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3639
3640 Overview:
3641 """""""""
3642
3643 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3644 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3645 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3646 destinations.
3647
3648 Arguments:
3649 """"""""""
3650
3651 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3652 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3653 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3654 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3655
3656 Semantics:
3657 """"""""""
3658
3659 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3660 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3661 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3662 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3663 to the default destination.
3664
3665 Implementation:
3666 """""""""""""""
3667
3668 Depending on properties of the target machine and the particular
3669 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3670 different ways. For example, it could be generated as a series of
3671 chained conditional branches or with a lookup table.
3672
3673 Example:
3674 """"""""
3675
3676 .. code-block:: llvm
3677
3678      ; Emulate a conditional br instruction
3679      %Val = zext i1 %value to i32
3680      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3681
3682      ; Emulate an unconditional br instruction
3683      switch i32 0, label %dest [ ]
3684
3685      ; Implement a jump table:
3686      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3687                                          i32 1, label %onone
3688                                          i32 2, label %ontwo ]
3689
3690 .. _i_indirectbr:
3691
3692 '``indirectbr``' Instruction
3693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3694
3695 Syntax:
3696 """""""
3697
3698 ::
3699
3700       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3701
3702 Overview:
3703 """""""""
3704
3705 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3706 label within the current function, whose address is specified by
3707 "``address``". Address must be derived from a
3708 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3709
3710 Arguments:
3711 """"""""""
3712
3713 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3714 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3715 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3716 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3717
3718 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3719 accurate understanding of the CFG.
3720
3721 Semantics:
3722 """"""""""
3723
3724 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3725 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3726 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3727 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3728
3729 Implementation:
3730 """""""""""""""
3731
3732 This is typically implemented with a jump through a register.
3733
3734 Example:
3735 """"""""
3736
3737 .. code-block:: llvm
3738
3739      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3740
3741 .. _i_invoke:
3742
3743 '``invoke``' Instruction
3744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3745
3746 Syntax:
3747 """""""
3748
3749 ::
3750
3751       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3752                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3753
3754 Overview:
3755 """""""""
3756
3757 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3758 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3759 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3760 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3761 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3762 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3763 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3764 nearest "exception" label.
3765
3766 The '``exception``' label is a `landing
3767 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3768 '``exception``' label is required to have the
3769 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3770 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3771 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3772 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3773 instruction, so that the important information contained within the
3774 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3775
3776 Arguments:
3777 """"""""""
3778
3779 This instruction requires several arguments:
3780
3781 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3782    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3783    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3784 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3785    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3786    are valid here.
3787 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3788    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3789    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3790    branching off an arbitrary pointer to function value.
3791 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3792    function to be invoked.
3793 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3794    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3795    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3796    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3797    extra arguments can be specified.
3798 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3799    executes a '``ret``' instruction.
3800 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3801    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3802    mechanism.
3803 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3804    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3805    attributes are valid here.
3806
3807 Semantics:
3808 """"""""""
3809
3810 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3811 instruction in most regards. The primary difference is that it
3812 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3813 library to unwind the stack.
3814
3815 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3816 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3817 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3818 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3819
3820 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3821 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3822 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3823 return value is available.
3824
3825 Example:
3826 """"""""
3827
3828 .. code-block:: llvm
3829
3830       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3831                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3832       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3833                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3834
3835 .. _i_resume:
3836
3837 '``resume``' Instruction
3838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3839
3840 Syntax:
3841 """""""
3842
3843 ::
3844
3845       resume <type> <value>
3846
3847 Overview:
3848 """""""""
3849
3850 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3851 successors.
3852
3853 Arguments:
3854 """"""""""
3855
3856 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3857 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3858 function.
3859
3860 Semantics:
3861 """"""""""
3862
3863 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3864 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3865 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3866
3867 Example:
3868 """"""""
3869
3870 .. code-block:: llvm
3871
3872       resume { i8*, i32 } %exn
3873
3874 .. _i_unreachable:
3875
3876 '``unreachable``' Instruction
3877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3878
3879 Syntax:
3880 """""""
3881
3882 ::
3883
3884       unreachable
3885
3886 Overview:
3887 """""""""
3888
3889 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3890 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3891 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3892 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3893
3894 Semantics:
3895 """"""""""
3896
3897 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3898
3899 .. _binaryops:
3900
3901 Binary Operations
3902 -----------------
3903
3904 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3905 They require two operands of the same type, execute an operation on
3906 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3907 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3908 result value has the same type as its operands.
3909
3910 There are several different binary operators:
3911
3912 .. _i_add:
3913
3914 '``add``' Instruction
3915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3916
3917 Syntax:
3918 """""""
3919
3920 ::
3921
3922       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3923       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3924       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3925       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3926
3927 Overview:
3928 """""""""
3929
3930 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3931
3932 Arguments:
3933 """"""""""
3934
3935 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3936 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3937 arguments must have identical types.
3938
3939 Semantics:
3940 """"""""""
3941
3942 The value produced is the integer sum of the two operands.
3943
3944 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3945 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3946 the result.
3947
3948 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3949 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3950
3951 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3952 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3953 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3954 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3955
3956 Example:
3957 """"""""
3958
3959 .. code-block:: llvm
3960
3961       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
3962
3963 .. _i_fadd:
3964
3965 '``fadd``' Instruction
3966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3967
3968 Syntax:
3969 """""""
3970
3971 ::
3972
3973       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3974
3975 Overview:
3976 """""""""
3977
3978 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3979
3980 Arguments:
3981 """"""""""
3982
3983 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3984 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3985 Both arguments must have identical types.
3986
3987 Semantics:
3988 """"""""""
3989
3990 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3991 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3992 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3993 optimizations:
3994
3995 Example:
3996 """"""""
3997
3998 .. code-block:: llvm
3999
4000       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4001
4002 '``sub``' Instruction
4003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4004
4005 Syntax:
4006 """""""
4007
4008 ::
4009
4010       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4011       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4012       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4013       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4014
4015 Overview:
4016 """""""""
4017
4018 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4019
4020 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4021 instruction present in most other intermediate representations.
4022
4023 Arguments:
4024 """"""""""
4025
4026 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4027 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4028 arguments must have identical types.
4029
4030 Semantics:
4031 """"""""""
4032
4033 The value produced is the integer difference of the two operands.
4034
4035 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4036 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4037 the result.
4038
4039 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4040 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4041
4042 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4043 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4044 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4045 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4046
4047 Example:
4048 """"""""
4049
4050 .. code-block:: llvm
4051
4052       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4053       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4054
4055 .. _i_fsub:
4056
4057 '``fsub``' Instruction
4058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4059
4060 Syntax:
4061 """""""
4062
4063 ::
4064
4065       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4066
4067 Overview:
4068 """""""""
4069
4070 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4071
4072 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4073 instruction present in most other intermediate representations.
4074
4075 Arguments:
4076 """"""""""
4077
4078 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4079 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4080 Both arguments must have identical types.
4081
4082 Semantics:
4083 """"""""""
4084
4085 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4086 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4087 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4088 unsafe floating point optimizations:
4089
4090 Example:
4091 """"""""
4092
4093 .. code-block:: llvm
4094
4095       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4096       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4097
4098 '``mul``' Instruction
4099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4100
4101 Syntax:
4102 """""""
4103
4104 ::
4105
4106       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4107       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4108       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4109       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4110
4111 Overview:
4112 """""""""
4113
4114 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4115
4116 Arguments:
4117 """"""""""
4118
4119 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4120 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4121 arguments must have identical types.
4122
4123 Semantics:
4124 """"""""""
4125
4126 The value produced is the integer product of the two operands.
4127
4128 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4129 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4130 bit width of the result.
4131
4132 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4133 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4134 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4135 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4136 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4137 product.
4138
4139 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4140 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4141 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4142 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4143
4144 Example:
4145 """"""""
4146
4147 .. code-block:: llvm
4148
4149       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4150
4151 .. _i_fmul:
4152
4153 '``fmul``' Instruction
4154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4155
4156 Syntax:
4157 """""""
4158
4159 ::
4160
4161       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4162
4163 Overview:
4164 """""""""
4165
4166 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4167
4168 Arguments:
4169 """"""""""
4170
4171 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4172 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4173 Both arguments must have identical types.
4174
4175 Semantics:
4176 """"""""""
4177
4178 The value produced is the floating point product of the two operands.
4179 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4180 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4181 unsafe floating point optimizations:
4182
4183 Example:
4184 """"""""
4185
4186 .. code-block:: llvm
4187
4188       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4189
4190 '``udiv``' Instruction
4191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4192
4193 Syntax:
4194 """""""
4195
4196 ::
4197
4198       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4199       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4200
4201 Overview:
4202 """""""""
4203
4204 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4205
4206 Arguments:
4207 """"""""""
4208
4209 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4210 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4211 arguments must have identical types.
4212
4213 Semantics:
4214 """"""""""
4215
4216 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4217
4218 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4219 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4220
4221 Division by zero leads to undefined behavior.
4222
4223 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4224 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4225 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4226
4227 Example:
4228 """"""""
4229
4230 .. code-block:: llvm
4231
4232       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4233
4234 '``sdiv``' Instruction
4235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4236
4237 Syntax:
4238 """""""
4239
4240 ::
4241
4242       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4243       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4244
4245 Overview:
4246 """""""""
4247
4248 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4249
4250 Arguments:
4251 """"""""""
4252
4253 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4254 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4255 arguments must have identical types.
4256
4257 Semantics:
4258 """"""""""
4259
4260 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4261 rounded towards zero.
4262
4263 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4264 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4265
4266 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4267 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4268 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4269
4270 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4271 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4272
4273 Example:
4274 """"""""
4275
4276 .. code-block:: llvm
4277
4278       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4279
4280 .. _i_fdiv:
4281
4282 '``fdiv``' Instruction
4283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4284
4285 Syntax:
4286 """""""
4287
4288 ::
4289
4290       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4291
4292 Overview:
4293 """""""""
4294
4295 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4296
4297 Arguments:
4298 """"""""""
4299
4300 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4301 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4302 Both arguments must have identical types.
4303
4304 Semantics:
4305 """"""""""
4306
4307 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4308 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4309 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4310 unsafe floating point optimizations:
4311
4312 Example:
4313 """"""""
4314
4315 .. code-block:: llvm
4316
4317       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4318
4319 '``urem``' Instruction
4320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4321
4322 Syntax:
4323 """""""
4324
4325 ::
4326
4327       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4328
4329 Overview:
4330 """""""""
4331
4332 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4333 division of its two arguments.
4334
4335 Arguments:
4336 """"""""""
4337
4338 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4339 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4340 arguments must have identical types.
4341
4342 Semantics:
4343 """"""""""
4344
4345 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4346 This instruction always performs an unsigned division to get the
4347 remainder.
4348
4349 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4350 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4351
4352 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4353
4354 Example:
4355 """"""""
4356
4357 .. code-block:: llvm
4358
4359       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4360
4361 '``srem``' Instruction
4362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4363
4364 Syntax:
4365 """""""
4366
4367 ::
4368
4369       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4370
4371 Overview:
4372 """""""""
4373
4374 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4375 division of its two operands. This instruction can also take
4376 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4377 must be integers.
4378
4379 Arguments:
4380 """"""""""
4381
4382 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4383 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4384 arguments must have identical types.
4385
4386 Semantics:
4387 """"""""""
4388
4389 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4390 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4391 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4392 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4393 difference, see `The Math
4394 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4395 table of how this is implemented in various languages, please see
4396 `Wikipedia: modulo
4397 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4398
4399 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4400 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4401
4402 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4403 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4404 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4405 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4406 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4407 result of the division and the remainder.)
4408
4409 Example:
4410 """"""""
4411
4412 .. code-block:: llvm
4413
4414       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4415
4416 .. _i_frem:
4417
4418 '``frem``' Instruction
4419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4420
4421 Syntax:
4422 """""""
4423
4424 ::
4425
4426       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4427
4428 Overview:
4429 """""""""
4430
4431 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4432 its two operands.
4433
4434 Arguments:
4435 """"""""""
4436
4437 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4438 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4439 Both arguments must have identical types.
4440
4441 Semantics:
4442 """"""""""
4443
4444 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4445 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4446 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4447 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4448
4449 Example:
4450 """"""""
4451
4452 .. code-block:: llvm
4453
4454       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4455
4456 .. _bitwiseops:
4457
4458 Bitwise Binary Operations
4459 -------------------------
4460
4461 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4462 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4463 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4464 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4465 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4466
4467 '``shl``' Instruction
4468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4469
4470 Syntax:
4471 """""""
4472
4473 ::
4474
4475       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4476       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4477       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4478       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4479
4480 Overview:
4481 """""""""
4482
4483 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4484 a specified number of bits.
4485
4486 Arguments:
4487 """"""""""
4488
4489 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4490 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4491 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4492
4493 Semantics:
4494 """"""""""
4495
4496 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4497 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4498 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4499 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4500 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4501 in ``op2``.
4502
4503 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4504 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4505 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4506 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4507 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4508 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4509 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4510
4511 Example:
4512 """"""""
4513
4514 .. code-block:: llvm
4515
4516       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4517       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4518       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4519       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4520       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4521
4522 '``lshr``' Instruction
4523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4524
4525 Syntax:
4526 """""""
4527
4528 ::
4529
4530       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4531       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4532
4533 Overview:
4534 """""""""
4535
4536 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4537 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4538
4539 Arguments:
4540 """"""""""
4541
4542 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4543 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4544 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4545
4546 Semantics:
4547 """"""""""
4548
4549 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4550 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4551 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4552 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4553 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4554 corresponding shift amount in ``op2``.
4555
4556 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4557 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4558 non-zero.
4559
4560 Example:
4561 """"""""
4562
4563 .. code-block:: llvm
4564
4565       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4566       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4567       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4568       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4569       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4570       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4571
4572 '``ashr``' Instruction
4573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4574
4575 Syntax:
4576 """""""
4577
4578 ::
4579
4580       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4581       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4582
4583 Overview:
4584 """""""""
4585
4586 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4587 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4588 extension.
4589
4590 Arguments:
4591 """"""""""
4592
4593 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4594 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4595 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4596
4597 Semantics:
4598 """"""""""
4599
4600 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4601 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4602 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4603 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4604 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4605 corresponding shift amount in ``op2``.
4606
4607 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4608 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4609 non-zero.
4610
4611 Example:
4612 """"""""
4613
4614 .. code-block:: llvm
4615
4616       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4617       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4618       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4619       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4620       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4621       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4622
4623 '``and``' Instruction
4624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4625
4626 Syntax:
4627 """""""
4628
4629 ::
4630
4631       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4632
4633 Overview:
4634 """""""""
4635
4636 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4637 operands.
4638
4639 Arguments:
4640 """"""""""
4641
4642 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4643 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4644 arguments must have identical types.
4645
4646 Semantics:
4647 """"""""""
4648
4649 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4650
4651 +-----+-----+-----+
4652 | In0 | In1 | Out |
4653 +-----+-----+-----+
4654 |   0 |   0 |   0 |
4655 +-----+-----+-----+
4656 |   0 |   1 |   0 |
4657 +-----+-----+-----+
4658 |   1 |   0 |   0 |
4659 +-----+-----+-----+
4660 |   1 |   1 |   1 |
4661 +-----+-----+-----+
4662
4663 Example:
4664 """"""""
4665
4666 .. code-block:: llvm
4667
4668       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4669       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4670       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4671
4672 '``or``' Instruction
4673 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4674
4675 Syntax:
4676 """""""
4677
4678 ::
4679
4680       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4681
4682 Overview:
4683 """""""""
4684
4685 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4686 two operands.
4687
4688 Arguments:
4689 """"""""""
4690
4691 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4692 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4693 arguments must have identical types.
4694
4695 Semantics:
4696 """"""""""
4697
4698 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4699
4700 +-----+-----+-----+
4701 | In0 | In1 | Out |
4702 +-----+-----+-----+
4703 |   0 |   0 |   0 |
4704 +-----+-----+-----+
4705 |   0 |   1 |   1 |
4706 +-----+-----+-----+
4707 |   1 |   0 |   1 |
4708 +-----+-----+-----+
4709 |   1 |   1 |   1 |
4710 +-----+-----+-----+
4711
4712 Example:
4713 """"""""
4714
4715 ::
4716
4717       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4718       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4719       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4720
4721 '``xor``' Instruction
4722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4723
4724 Syntax:
4725 """""""
4726
4727 ::
4728
4729       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4730
4731 Overview:
4732 """""""""
4733
4734 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4735 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4736 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4737
4738 Arguments:
4739 """"""""""
4740
4741 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4742 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4743 arguments must have identical types.
4744
4745 Semantics:
4746 """"""""""
4747
4748 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4749
4750 +-----+-----+-----+
4751 | In0 | In1 | Out |
4752 +-----+-----+-----+
4753 |   0 |   0 |   0 |
4754 +-----+-----+-----+
4755 |   0 |   1 |   1 |
4756 +-----+-----+-----+
4757 |   1 |   0 |   1 |
4758 +-----+-----+-----+
4759 |   1 |   1 |   0 |
4760 +-----+-----+-----+
4761
4762 Example:
4763 """"""""
4764
4765 .. code-block:: llvm
4766
4767       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4768       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4769       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4770       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4771
4772 Vector Operations
4773 -----------------
4774
4775 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4776 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4777 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4778 While LLVM does directly support these vector operations, many
4779 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4780 take full advantage of a specific target.
4781
4782 .. _i_extractelement:
4783
4784 '``extractelement``' Instruction
4785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4786
4787 Syntax:
4788 """""""
4789
4790 ::
4791
4792       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4793
4794 Overview:
4795 """""""""
4796
4797 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4798 from a vector at a specified index.
4799
4800 Arguments:
4801 """"""""""
4802
4803 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4804 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4805 the position from which to extract the element. The index may be a
4806 variable of any integer type.
4807
4808 Semantics:
4809 """"""""""
4810
4811 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4812 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4813 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4814
4815 Example:
4816 """"""""
4817
4818 .. code-block:: llvm
4819
4820       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4821
4822 .. _i_insertelement:
4823
4824 '``insertelement``' Instruction
4825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4826
4827 Syntax:
4828 """""""
4829
4830 ::
4831
4832       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4833
4834 Overview:
4835 """""""""
4836
4837 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4838 vector at a specified index.
4839
4840 Arguments:
4841 """"""""""
4842
4843 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4844 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4845 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4846 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4847 index may be a variable of any integer type.
4848
4849 Semantics:
4850 """"""""""
4851
4852 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4853 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4854 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4855 undefined.
4856
4857 Example:
4858 """"""""
4859
4860 .. code-block:: llvm
4861
4862       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4863
4864 .. _i_shufflevector:
4865
4866 '``shufflevector``' Instruction
4867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4868
4869 Syntax:
4870 """""""
4871
4872 ::
4873
4874       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4875
4876 Overview:
4877 """""""""
4878
4879 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4880 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4881 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4882
4883 Arguments:
4884 """"""""""
4885
4886 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4887 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4888 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4889 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4890 same as the element type of the first two operands.
4891
4892 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4893 constant integer or undef values.
4894
4895 Semantics:
4896 """"""""""
4897
4898 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4899 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4900 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4901 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4902 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4903 only one vector.
4904
4905 Example:
4906 """"""""
4907
4908 .. code-block:: llvm
4909
4910       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4911                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4912       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4913                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4914       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4915                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4916       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4917                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4918
4919 Aggregate Operations
4920 --------------------
4921
4922 LLVM supports several instructions for working with
4923 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4924
4925 .. _i_extractvalue:
4926
4927 '``extractvalue``' Instruction
4928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4929
4930 Syntax:
4931 """""""
4932
4933 ::
4934
4935       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4936
4937 Overview:
4938 """""""""
4939
4940 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4941 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4942
4943 Arguments:
4944 """"""""""
4945
4946 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4947 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4948 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4949 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4950
4951 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4952
4953 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4954    omitted and assumed to be zero.
4955 -  At least one index must be specified.
4956 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4957
4958 Semantics:
4959 """"""""""
4960
4961 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4962 the index operands.
4963
4964 Example:
4965 """"""""
4966
4967 .. code-block:: llvm
4968
4969       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4970
4971 .. _i_insertvalue:
4972
4973 '``insertvalue``' Instruction
4974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4975
4976 Syntax:
4977 """""""
4978
4979 ::
4980
4981       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4982
4983 Overview:
4984 """""""""
4985
4986 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4987 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4988
4989 Arguments:
4990 """"""""""
4991
4992 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4993 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4994 a first-class value to insert. The following operands are constant
4995 indices indicating the position at which to insert the value in a
4996 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4997 to insert must have the same type as the value identified by the
4998 indices.
4999
5000 Semantics:
5001 """"""""""
5002
5003 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5004 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5005 indices is that of ``elt``.
5006
5007 Example:
5008 """"""""
5009
5010 .. code-block:: llvm
5011
5012       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5013       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5014       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
5015
5016 .. _memoryops:
5017
5018 Memory Access and Addressing Operations
5019 ---------------------------------------
5020
5021 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5022 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5023 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5024 memory in LLVM.
5025
5026 .. _i_alloca:
5027
5028 '``alloca``' Instruction
5029 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5030
5031 Syntax:
5032 """""""
5033
5034 ::
5035
5036       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5037
5038 Overview:
5039 """""""""
5040
5041 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5042 currently executing function, to be automatically released when this
5043 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5044 generic address space (address space zero).
5045
5046 Arguments:
5047 """"""""""
5048
5049 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5050 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5051 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5052 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5053 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5054 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5055 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5056 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5057 boundary compatible with the type.
5058
5059 '``type``' may be any sized type.
5060
5061 Semantics:
5062 """"""""""
5063
5064 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5065 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5066 memory is automatically released when the function returns. The
5067 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5068 variables that must have an address available. When the function returns
5069 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5070 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5071 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5072 is not specified.
5073
5074 Example:
5075 """"""""
5076
5077 .. code-block:: llvm
5078
5079       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5080       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5081       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5082       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5083
5084 .. _i_load:
5085
5086 '``load``' Instruction
5087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5088
5089 Syntax:
5090 """""""
5091
5092 ::
5093
5094       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
5095       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5096       !<index> = !{ i32 1 }
5097
5098 Overview:
5099 """""""""
5100
5101 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5102
5103 Arguments:
5104 """"""""""
5105
5106 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5107 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5108 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5109 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5110 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5111 operations <volatile>`.
5112
5113 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5114 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5115 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5116 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5117 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5118 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5119 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5120 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5121 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5122 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5123 any defined semantics for atomic loads.
5124
5125 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5126 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5127 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5128 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5129 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5130 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5131 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5132 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5133
5134 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5135 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5136 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5137 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5138 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5139 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5140 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5141
5142 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5143 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5144 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5145 instruction tells the optimizer and code generator that this load
5146 address points to memory which does not change value during program
5147 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
5148 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
5149
5150 Semantics:
5151 """"""""""
5152
5153 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5154 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5155 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5156 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5157 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5158 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5159 written using a store of the same type.
5160
5161 Examples:
5162 """""""""
5163
5164 .. code-block:: llvm
5165
5166       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5167       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5168       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5169
5170 .. _i_store:
5171
5172 '``store``' Instruction
5173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5174
5175 Syntax:
5176 """""""
5177
5178 ::
5179
5180       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5181       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5182
5183 Overview:
5184 """""""""
5185
5186 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5187
5188 Arguments:
5189 """"""""""
5190
5191 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5192 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5193 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5194 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5195 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5196 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5197 operations <volatile>`.
5198
5199 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5200 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5201 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5202 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5203 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5204 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5205 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5206 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5207 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5208 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5209 have any defined semantics for atomic stores.
5210
5211 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5212 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5213 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5214 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5215 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5216 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5217 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5218 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5219
5220 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5221 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5222 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5223 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5224 be reused in the cache. The code generator may select special
5225 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5226 x86.
5227
5228 Semantics:
5229 """"""""""
5230
5231 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5232 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5233 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5234 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5235 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5236 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5237 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5238 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5239
5240 Example:
5241 """"""""
5242
5243 .. code-block:: llvm
5244
5245       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5246       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5247       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5248
5249 .. _i_fence:
5250
5251 '``fence``' Instruction
5252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5253
5254 Syntax:
5255 """""""
5256
5257 ::
5258
5259       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5260
5261 Overview:
5262 """""""""
5263
5264 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5265 between operations.
5266
5267 Arguments:
5268 """"""""""
5269
5270 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5271 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5272 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5273
5274 Semantics:
5275 """"""""""
5276
5277 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5278 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5279 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5280 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5281 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5282 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5283 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5284 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5285 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5286 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5287 *happens-before* edge.
5288
5289 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5290 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5291 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5292
5293 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5294 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5295 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5296
5297 Example:
5298 """"""""
5299
5300 .. code-block:: llvm
5301
5302       fence acquire                          ; yields void
5303       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5304
5305 .. _i_cmpxchg:
5306
5307 '``cmpxchg``' Instruction
5308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5309
5310 Syntax:
5311 """""""
5312
5313 ::
5314
5315       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5316
5317 Overview:
5318 """""""""
5319
5320 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5321 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5322 equal, it tries to store a new value into the memory.
5323
5324 Arguments:
5325 """"""""""
5326
5327 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5328 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5329 address, and a new value to place at that address if the compared values
5330 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5331 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5332 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5333 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5334 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5335 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5336 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5337
5338 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5339 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5340 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5341 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5342 ``release`` or ``acq_rel``.
5343
5344 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5345 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5346 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5347 respect to all other code in the system.
5348
5349 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5350 equal to the size in memory of the operand.
5351
5352 Semantics:
5353 """"""""""
5354
5355 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5356 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5357 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5358 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5359
5360 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5361 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5362 matched.
5363
5364 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5365 if the value loaded equals ``cmp``.
5366
5367 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5368 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5369 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5370
5371 Example:
5372 """"""""
5373
5374 .. code-block:: llvm
5375
5376     entry:
5377       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5378       br label %loop
5379
5380     loop:
5381       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5382       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5383       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5384       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5385       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5386       br i1 %success, label %done, label %loop
5387
5388     done:
5389       ...
5390
5391 .. _i_atomicrmw:
5392
5393 '``atomicrmw``' Instruction
5394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5395
5396 Syntax:
5397 """""""
5398
5399 ::
5400
5401       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5402
5403 Overview:
5404 """""""""
5405
5406 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5407
5408 Arguments:
5409 """"""""""
5410
5411 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5412 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5413 operation. The operation must be one of the following keywords:
5414
5415 -  xchg
5416 -  add
5417 -  sub
5418 -  and
5419 -  nand
5420 -  or
5421 -  xor
5422 -  max
5423 -  min
5424 -  umax
5425 -  umin
5426
5427 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5428 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5429 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5430 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5431 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5432 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5433 operations <volatile>`.
5434
5435 Semantics:
5436 """"""""""
5437
5438 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5439 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5440 value at the location is returned. The modification is specified by the
5441 operation argument:
5442
5443 -  xchg: ``*ptr = val``
5444 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5445 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5446 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5447 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5448 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5449 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5450 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5451 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5452 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5453    comparison)
5454 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5455    comparison)
5456
5457 Example:
5458 """"""""
5459
5460 .. code-block:: llvm
5461
5462       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5463
5464 .. _i_getelementptr:
5465
5466 '``getelementptr``' Instruction
5467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5468
5469 Syntax:
5470 """""""
5471
5472 ::
5473
5474       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5475       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5476       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5477
5478 Overview:
5479 """""""""
5480
5481 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5482 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5483 address calculation only and does not access memory.
5484
5485 Arguments:
5486 """"""""""
5487
5488 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5489 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5490 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5491 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5492 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5493 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5494 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5495 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5496 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5497 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5498 would require loading the pointer before continuing calculation.
5499
5500 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5501 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5502 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5503 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5504 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5505 required to be constant. These integers are treated as signed values
5506 where relevant.
5507
5508 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5509 to LLVM:
5510
5511 .. code-block:: c
5512
5513     struct RT {
5514       char A;
5515       int B[10][20];
5516       char C;
5517     };
5518     struct ST {
5519       int X;
5520       double Y;
5521       struct RT Z;
5522     };
5523
5524     int *foo(struct ST *s) {
5525       return &s[1].Z.B[5][13];
5526     }
5527
5528 The LLVM code generated by Clang is:
5529
5530 .. code-block:: llvm
5531
5532     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5533     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5534
5535     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5536     entry:
5537       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5538       ret i32* %arrayidx
5539     }
5540
5541 Semantics:
5542 """"""""""
5543
5544 In the example above, the first index is indexing into the
5545 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5546 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5547 indexes into the third element of the structure, yielding a
5548 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5549 structure. The third index indexes into the second element of the
5550 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5551 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5552 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5553 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5554
5555 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5556 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5557 for the given testcase is equivalent to:
5558
5559 .. code-block:: llvm
5560
5561     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5562       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5563       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5564       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5565       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5566       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5567       ret i32* %t5
5568     }
5569
5570 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5571 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5572 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5573 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5574 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5575 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5576 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5577 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5578 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5579 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5580
5581 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5582 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5583 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5584 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5585 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5586 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5587 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5588 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5589 information.
5590
5591 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5592 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5593
5594 Example:
5595 """"""""
5596
5597 .. code-block:: llvm
5598
5599         ; yields [12 x i8]*:aptr
5600         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5601         ; yields i8*:vptr
5602         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5603         ; yields i8*:eptr
5604         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5605         ; yields i32*:iptr
5606         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5607
5608 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5609 must be a vector with the same number of elements. For example:
5610
5611 .. code-block:: llvm
5612
5613      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5614
5615 Conversion Operations
5616 ---------------------
5617
5618 The instructions in this category are the conversion instructions
5619 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5620 various bit conversions on the operand.
5621
5622 '``trunc .. to``' Instruction
5623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5624
5625 Syntax:
5626 """""""
5627
5628 ::
5629
5630       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5631
5632 Overview:
5633 """""""""
5634
5635 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5636
5637 Arguments:
5638 """"""""""
5639
5640 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5641 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5642 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5643 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5644 types are not allowed.
5645
5646 Semantics:
5647 """"""""""
5648
5649 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5650 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5651 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5652 It will always truncate bits.
5653
5654 Example:
5655 """"""""
5656
5657 .. code-block:: llvm
5658
5659       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5660       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5661       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5662       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5663
5664 '``zext .. to``' Instruction
5665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5666
5667 Syntax:
5668 """""""
5669
5670 ::
5671
5672       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5673
5674 Overview:
5675 """""""""
5676
5677 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5678
5679 Arguments:
5680 """"""""""
5681
5682 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5683 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5684 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5685 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5686
5687 Semantics:
5688 """"""""""
5689
5690 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5691 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5692
5693 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5694
5695 Example:
5696 """"""""
5697
5698 .. code-block:: llvm
5699
5700       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5701       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5702       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5703
5704 '``sext .. to``' Instruction
5705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5706
5707 Syntax:
5708 """""""
5709
5710 ::
5711
5712       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5713
5714 Overview:
5715 """""""""
5716
5717 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5718
5719 Arguments:
5720 """"""""""
5721
5722 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5723 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5724 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5725 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5726
5727 Semantics:
5728 """"""""""
5729
5730 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5731 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5732 of the type ``ty2``.
5733
5734 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5735
5736 Example:
5737 """"""""
5738
5739 .. code-block:: llvm
5740
5741       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5742       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5743       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5744
5745 '``fptrunc .. to``' Instruction
5746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5747
5748 Syntax:
5749 """""""
5750
5751 ::
5752
5753       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5754
5755 Overview:
5756 """""""""
5757
5758 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5759
5760 Arguments:
5761 """"""""""
5762
5763 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5764 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5765 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5766 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5767
5768 Semantics:
5769 """"""""""
5770
5771 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5772 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5773 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5774 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5775
5776 Example:
5777 """"""""
5778
5779 .. code-block:: llvm
5780
5781       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5782       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5783
5784 '``fpext .. to``' Instruction
5785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5786
5787 Syntax:
5788 """""""
5789
5790 ::
5791
5792       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5793
5794 Overview:
5795 """""""""
5796
5797 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5798 point value.
5799
5800 Arguments:
5801 """"""""""
5802
5803 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5804 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5805 to. The source type must be smaller than the destination type.
5806
5807 Semantics:
5808 """"""""""
5809
5810 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5811 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5812 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5813 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5814 *no-op cast* for a floating point cast.
5815
5816 Example:
5817 """"""""
5818
5819 .. code-block:: llvm
5820
5821       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5822       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5823
5824 '``fptoui .. to``' Instruction
5825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5826
5827 Syntax:
5828 """""""
5829
5830 ::
5831
5832       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5833
5834 Overview:
5835 """""""""
5836
5837 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5838 integer equivalent of type ``ty2``.
5839
5840 Arguments:
5841 """"""""""
5842
5843 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5844 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5845 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5846 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5847 type with the same number of elements as ``ty``
5848
5849 Semantics:
5850 """"""""""
5851
5852 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5853 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5854 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5855 are undefined.
5856
5857 Example:
5858 """"""""
5859
5860 .. code-block:: llvm
5861
5862       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5863       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5864       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5865
5866 '``fptosi .. to``' Instruction
5867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5868
5869 Syntax:
5870 """""""
5871
5872 ::
5873
5874       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5875
5876 Overview:
5877 """""""""
5878
5879 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5880 ``value`` to type ``ty2``.
5881
5882 Arguments:
5883 """"""""""
5884
5885 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5886 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5887 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5888 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5889 type with the same number of elements as ``ty``
5890
5891 Semantics:
5892 """"""""""
5893
5894 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5895 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5896 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5897 are undefined.
5898
5899 Example:
5900 """"""""
5901
5902 .. code-block:: llvm
5903
5904       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5905       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5906       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5907
5908 '``uitofp .. to``' Instruction
5909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5910
5911 Syntax:
5912 """""""
5913
5914 ::
5915
5916       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5917
5918 Overview:
5919 """""""""
5920
5921 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5922 and converts that value to the ``ty2`` type.
5923
5924 Arguments:
5925 """"""""""
5926
5927 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5928 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5929 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5930 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5931 type with the same number of elements as ``ty``
5932
5933 Semantics:
5934 """"""""""
5935
5936 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5937 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5938 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5939 are undefined.
5940
5941 Example:
5942 """"""""
5943
5944 .. code-block:: llvm
5945
5946       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5947       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5948
5949 '``sitofp .. to``' Instruction
5950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5951
5952 Syntax:
5953 """""""
5954
5955 ::
5956
5957       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5958
5959 Overview:
5960 """""""""
5961
5962 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5963 converts that value to the ``ty2`` type.
5964
5965 Arguments:
5966 """"""""""
5967
5968 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5969 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5970 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5971 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5972 type with the same number of elements as ``ty``
5973
5974 Semantics:
5975 """"""""""
5976
5977 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5978 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5979 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5980 undefined.
5981
5982 Example:
5983 """"""""
5984
5985 .. code-block:: llvm
5986
5987       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5988       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5989
5990 .. _i_ptrtoint:
5991
5992 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5994
5995 Syntax:
5996 """""""
5997
5998 ::
5999
6000       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6001
6002 Overview:
6003 """""""""
6004
6005 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6006 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6007
6008 Arguments:
6009 """"""""""
6010
6011 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6012 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6013 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6014 a vector of integers type.
6015
6016 Semantics:
6017 """"""""""
6018
6019 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6020 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6021 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6022 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6023 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6024 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6025 change.
6026
6027 Example:
6028 """"""""
6029
6030 .. code-block:: llvm
6031
6032       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6033       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6034       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6035
6036 .. _i_inttoptr:
6037
6038 '``inttoptr .. to``' Instruction
6039 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6040
6041 Syntax:
6042 """""""
6043
6044 ::
6045
6046       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6047
6048 Overview:
6049 """""""""
6050
6051 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6052 pointer type, ``ty2``.
6053
6054 Arguments:
6055 """"""""""
6056
6057 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6058 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6059 type.
6060
6061 Semantics:
6062 """"""""""
6063
6064 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6065 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6066 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6067 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6068 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6069 nothing is done (*no-op cast*).
6070
6071 Example:
6072 """"""""
6073
6074 .. code-block:: llvm
6075
6076       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6077       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6078       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6079       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6080
6081 .. _i_bitcast:
6082
6083 '``bitcast .. to``' Instruction
6084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6085
6086 Syntax:
6087 """""""
6088
6089 ::
6090
6091       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6092
6093 Overview:
6094 """""""""
6095
6096 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6097 changing any bits.
6098
6099 Arguments:
6100 """"""""""
6101
6102 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6103 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6104 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6105 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6106 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6107 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6108 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6109 long as they have the same size).
6110
6111 Semantics:
6112 """"""""""
6113
6114 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6115 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6116 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6117 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6118 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6119 pointers) types with the same address space through this instruction.
6120 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6121 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6122
6123 Example:
6124 """"""""
6125
6126 .. code-block:: llvm
6127
6128       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6129       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6130       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6131       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6132
6133 .. _i_addrspacecast:
6134
6135 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6137
6138 Syntax:
6139 """""""
6140
6141 ::
6142
6143       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6144
6145 Overview:
6146 """""""""
6147
6148 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6149 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6150
6151 Arguments:
6152 """"""""""
6153
6154 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6155 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6156 address space.
6157
6158 Semantics:
6159 """"""""""
6160
6161 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6162 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6163 value modification, depending on the target and the address space
6164 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6165 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6166 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6167 location.
6168
6169 Example:
6170 """"""""
6171
6172 .. code-block:: llvm
6173
6174       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6175       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6176       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6177
6178 .. _otherops:
6179
6180 Other Operations
6181 ----------------
6182
6183 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6184 which defy better classification.
6185
6186 .. _i_icmp:
6187
6188 '``icmp``' Instruction
6189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6190
6191 Syntax:
6192 """""""
6193
6194 ::
6195
6196       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6197
6198 Overview:
6199 """""""""
6200
6201 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6202 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6203 pointer, or pointer vector operands.
6204
6205 Arguments:
6206 """"""""""
6207
6208 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6209 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6210 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6211
6212 #. ``eq``: equal
6213 #. ``ne``: not equal
6214 #. ``ugt``: unsigned greater than
6215 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6216 #. ``ult``: unsigned less than
6217 #. ``ule``: unsigned less or equal
6218 #. ``sgt``: signed greater than
6219 #. ``sge``: signed greater or equal
6220 #. ``slt``: signed less than
6221 #. ``sle``: signed less or equal
6222
6223 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6224 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6225 must also be identical types.
6226
6227 Semantics:
6228 """"""""""
6229
6230 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6231 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6232 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6233
6234 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6235    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6236 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6237    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6238 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6239    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6240 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6241    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6242 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6243    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6244 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6245    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6246 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6247    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6248 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6249    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6250 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6251    if ``op1`` is less than ``op2``.
6252 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6253    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6254
6255 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6256 are compared as if they were integers.
6257
6258 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6259 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6260 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6261
6262 Example:
6263 """"""""
6264
6265 .. code-block:: llvm
6266
6267       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6268       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6269       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6270       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6271       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6272       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6273
6274 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6275 ``icmp`` instruction.
6276
6277 .. _i_fcmp:
6278
6279 '``fcmp``' Instruction
6280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6281
6282 Syntax:
6283 """""""
6284
6285 ::
6286
6287       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6288
6289 Overview:
6290 """""""""
6291
6292 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6293 values based on comparison of its operands.
6294
6295 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6296 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6297
6298 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6299 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6300 compared.
6301
6302 Arguments:
6303 """"""""""
6304
6305 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6306 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6307 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6308
6309 #. ``false``: no comparison, always returns false
6310 #. ``oeq``: ordered and equal
6311 #. ``ogt``: ordered and greater than
6312 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6313 #. ``olt``: ordered and less than
6314 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6315 #. ``one``: ordered and not equal
6316 #. ``ord``: ordered (no nans)
6317 #. ``ueq``: unordered or equal
6318 #. ``ugt``: unordered or greater than
6319 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6320 #. ``ult``: unordered or less than
6321 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6322 #. ``une``: unordered or not equal
6323 #. ``uno``: unordered (either nans)
6324 #. ``true``: no comparison, always returns true
6325
6326 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6327 that either operand may be a QNAN.
6328
6329 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6330 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6331 type. They must have identical types.
6332
6333 Semantics:
6334 """"""""""
6335
6336 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6337 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6338 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6339 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6340
6341 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6342 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6343    is equal to ``op2``.
6344 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6345    is greater than ``op2``.
6346 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6347    is greater than or equal to ``op2``.
6348 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6349    is less than ``op2``.
6350 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6351    is less than or equal to ``op2``.
6352 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6353    is not equal to ``op2``.
6354 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6355 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6356    equal to ``op2``.
6357 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6358    greater than ``op2``.
6359 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6360    greater than or equal to ``op2``.
6361 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6362    less than ``op2``.
6363 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6364    less than or equal to ``op2``.
6365 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6366    not equal to ``op2``.
6367 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6368 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6369
6370 Example:
6371 """"""""
6372
6373 .. code-block:: llvm
6374
6375       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6376       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6377       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6378       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6379
6380 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6381 ``fcmp`` instruction.
6382
6383 .. _i_phi:
6384
6385 '``phi``' Instruction
6386 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6387
6388 Syntax:
6389 """""""
6390
6391 ::
6392
6393       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6394
6395 Overview:
6396 """""""""
6397
6398 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6399 graph representing the function.
6400
6401 Arguments:
6402 """"""""""
6403
6404 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6405 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6406 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6407 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6408 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6409 label arguments.
6410
6411 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6412 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6413 block.
6414
6415 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6416 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6417 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6418 instruction's return value on the same edge).
6419
6420 Semantics:
6421 """"""""""
6422
6423 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6424 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6425 executed just prior to the current block.
6426
6427 Example:
6428 """"""""
6429
6430 .. code-block:: llvm
6431
6432     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6433       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6434       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6435       br label %Loop
6436
6437 .. _i_select:
6438
6439 '``select``' Instruction
6440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6441
6442 Syntax:
6443 """""""
6444
6445 ::
6446
6447       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6448
6449       selty is either i1 or {<N x i1>}
6450
6451 Overview:
6452 """""""""
6453
6454 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6455 condition, without IR-level branching.
6456
6457 Arguments:
6458 """"""""""
6459
6460 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6461 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6462 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6463 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6464 elements.
6465
6466 Semantics:
6467 """"""""""
6468
6469 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6470 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6471 argument.
6472
6473 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6474 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6475
6476 Example:
6477 """"""""
6478
6479 .. code-block:: llvm
6480
6481       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6482
6483 .. _i_call:
6484
6485 '``call``' Instruction
6486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6487
6488 Syntax:
6489 """""""
6490
6491 ::
6492
6493       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6494
6495 Overview:
6496 """""""""
6497
6498 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6499
6500 Arguments:
6501 """"""""""
6502
6503 This instruction requires several arguments:
6504
6505 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6506    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6507    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6508    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6509    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6510
6511    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6512       recursive cycle in the call graph.
6513    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6514       forwarded in place.
6515
6516    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6517    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6518    rules:
6519
6520    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6521      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6522    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6523      produced by the call or void.
6524    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6525      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6526      in address space.
6527    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6528    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6529      returned, and inalloca, must match.
6530
6531    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6532    the following conditions are met:
6533
6534    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6535    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6536       uses value of call or is void).
6537    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6538       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6539    -  `Platform-specific constraints are
6540       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6541
6542 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6543    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6544    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6545    calling convention of the call must match the calling convention of
6546    the target function, or else the behavior is undefined.
6547 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6548    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6549    are valid here.
6550 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6551    type of the return value. Functions that return no value are marked
6552    ``void``.
6553 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6554    being invoked. The argument types must match the types implied by
6555    this signature. This type can be omitted if the function is not
6556    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6557    function.
6558 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6559    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6560    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6561    to function value.
6562 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6563    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6564    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6565    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6566    extra arguments can be specified.
6567 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6568    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6569    attributes are valid here.
6570
6571 Semantics:
6572 """"""""""
6573
6574 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6575 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6576 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6577 flow continues with the instruction after the function call, and the
6578 return value of the function is bound to the result argument.
6579
6580 Example:
6581 """"""""
6582
6583 .. code-block:: llvm
6584
6585       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6586       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6587       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6588       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6589       call void %foo(i8 97 signext)
6590
6591       %struct.A = type { i32, i8 }
6592       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6593       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6594       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6595       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6596       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6597
6598 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6599 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6600 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6601 This is something we'd like to change in the future to provide better
6602 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6603
6604 .. _i_va_arg:
6605
6606 '``va_arg``' Instruction
6607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6608
6609 Syntax:
6610 """""""
6611
6612 ::
6613
6614       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6615
6616 Overview:
6617 """""""""
6618
6619 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6620 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6621 the ``va_arg`` macro in C.
6622
6623 Arguments:
6624 """"""""""
6625
6626 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6627 argument. It returns a value of the specified argument type and
6628 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6629 type of ``va_list`` is target specific.
6630
6631 Semantics:
6632 """"""""""
6633
6634 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6635 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6636 the next argument. For more information, see the variable argument
6637 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6638
6639 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6640 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6641 function.
6642
6643 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6644 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6645
6646 Example:
6647 """"""""
6648
6649 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6650
6651 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6652 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6653 types on any target.
6654
6655 .. _i_landingpad:
6656
6657 '``landingpad``' Instruction
6658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6659
6660 Syntax:
6661 """""""
6662
6663 ::
6664
6665       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6666       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6667
6668       <clause> := catch <type> <value>
6669       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6670
6671 Overview:
6672 """""""""
6673
6674 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6675 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6676 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6677 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6678 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6679 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6680
6681 Arguments:
6682 """"""""""
6683
6684 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6685 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6686 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6687
6688 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6689 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6690 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6691 clause takes an array constant as its argument. Use
6692 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6693 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6694 the ``cleanup`` flag.
6695
6696 Semantics:
6697 """"""""""
6698
6699 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6700 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6701 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6702 calling conventions, how the personality function results are
6703 represented in LLVM IR is target specific.
6704
6705 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6706 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6707 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6708 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6709 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6710 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6711 unwinding continues further up the call stack.
6712
6713 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6714
6715 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6716    of an '``invoke``' instruction.
6717 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6718    first non-PHI instruction.
6719 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6720    pad block.
6721 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6722    '``landingpad``' instruction.
6723 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6724    personality function.
6725
6726 Example:
6727 """"""""
6728
6729 .. code-block:: llvm
6730
6731       ;; A landing pad which can catch an integer.
6732       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6733                catch i8** @_ZTIi
6734       ;; A landing pad that is a cleanup.
6735       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6736                cleanup
6737       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6738       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6739                catch i8** @_ZTIi
6740                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6741
6742 .. _intrinsics:
6743
6744 Intrinsic Functions
6745 ===================
6746
6747 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6748 have well known names and semantics and are required to follow certain
6749 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6750 for the LLVM language that does not require changing all of the
6751 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6752 reader/writer, the parser, etc...).
6753
6754 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6755 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6756 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6757 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6758 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6759 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6760 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6761 are added that they be documented here.
6762
6763 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6764 represents a family of functions that perform the same operation but on
6765 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6766 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6767 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6768 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6769 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6770 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6771 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6772 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6773 argument or the result.
6774
6775 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6776 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6777 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6778 whose type is matched against another type do not. For example, the
6779 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6780 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6781 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6782 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6783 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6784 type is matched against the return type, it does not require its own
6785 name suffix.
6786
6787 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6788 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6789
6790 .. _int_varargs:
6791
6792 Variable Argument Handling Intrinsics
6793 -------------------------------------
6794
6795 Variable argument support is defined in LLVM with the
6796 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6797 functions. These functions are related to the similarly named macros
6798 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6799
6800 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6801 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6802 does not define what this type is, so all transformations should be
6803 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6804
6805 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6806 variable argument handling intrinsic functions are used.
6807
6808 .. code-block:: llvm
6809
6810     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6811       ; Initialize variable argument processing
6812       %ap = alloca i8*
6813       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6814       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6815
6816       ; Read a single integer argument
6817       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6818
6819       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6820       %aq = alloca i8*
6821       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6822       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6823       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6824
6825       ; Stop processing of arguments.
6826       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6827       ret i32 %tmp
6828     }
6829
6830     declare void @llvm.va_start(i8*)
6831     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6832     declare void @llvm.va_end(i8*)
6833
6834 .. _int_va_start:
6835
6836 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6838
6839 Syntax:
6840 """""""
6841
6842 ::
6843
6844       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6845
6846 Overview:
6847 """""""""
6848
6849 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6850 subsequent use by ``va_arg``.
6851
6852 Arguments:
6853 """"""""""
6854
6855 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6856
6857 Semantics:
6858 """"""""""
6859
6860 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6861 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6862 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6863 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6864 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6865 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6866 that out.
6867
6868 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6870
6871 Syntax:
6872 """""""
6873
6874 ::
6875
6876       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6877
6878 Overview:
6879 """""""""
6880
6881 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6882 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6883
6884 Arguments:
6885 """"""""""
6886
6887 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6888
6889 Semantics:
6890 """"""""""
6891
6892 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6893 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6894 element to which the argument points. Calls to
6895 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6896 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6897 ``llvm.va_end``.
6898
6899 .. _int_va_copy:
6900
6901 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6903
6904 Syntax:
6905 """""""
6906
6907 ::
6908
6909       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6910
6911 Overview:
6912 """""""""
6913
6914 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6915 from the source argument list to the destination argument list.
6916
6917 Arguments:
6918 """"""""""
6919
6920 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6921 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6922
6923 Semantics:
6924 """"""""""
6925
6926 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6927 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6928 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6929 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6930 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6931
6932 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6933 --------------------------------------
6934
6935 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6936 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6937 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6938 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6939 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6940 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6941 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6942 details, see `Accurate Garbage Collection with
6943 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6944
6945 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6946 address space (address space zero).
6947
6948 .. _int_gcroot:
6949
6950 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6952
6953 Syntax:
6954 """""""
6955
6956 ::
6957
6958       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6959
6960 Overview:
6961 """""""""
6962
6963 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6964 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6965
6966 Arguments:
6967 """"""""""
6968
6969 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6970 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6971 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6972 root.
6973
6974 Semantics:
6975 """"""""""
6976
6977 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6978 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6979 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6980 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6981 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6982
6983 .. _int_gcread:
6984
6985 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6987
6988 Syntax:
6989 """""""
6990
6991 ::
6992
6993       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6994
6995 Overview:
6996 """""""""
6997
6998 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6999 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7000 barriers.
7001
7002 Arguments:
7003 """"""""""
7004
7005 The second argument is the address to read from, which should be an
7006 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7007 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7008 runtime (otherwise null).
7009
7010 Semantics:
7011 """"""""""
7012
7013 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7014 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7015 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7016 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7017 algorithm <gc>`.
7018
7019 .. _int_gcwrite:
7020
7021 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7023
7024 Syntax:
7025 """""""
7026
7027 ::
7028
7029       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7030
7031 Overview:
7032 """""""""
7033
7034 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7035 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7036 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7037
7038 Arguments:
7039 """"""""""
7040
7041 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7042 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7043 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7044 object, Obj may be null.
7045
7046 Semantics:
7047 """"""""""
7048
7049 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7050 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7051 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7052 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7053 algorithm <gc>`.
7054
7055 Code Generator Intrinsics
7056 -------------------------
7057
7058 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7059 may only be implemented with code generator support.
7060
7061 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7063
7064 Syntax:
7065 """""""
7066
7067 ::
7068
7069       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7070
7071 Overview:
7072 """""""""
7073
7074 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7075 target-specific value indicating the return address of the current
7076 function or one of its callers.
7077
7078 Arguments:
7079 """"""""""
7080
7081 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7082 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7083 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7084 value.
7085
7086 Semantics:
7087 """"""""""
7088
7089 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7090 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7091 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7092 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7093 used for debugging purposes.
7094
7095 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7096 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7097 of the obvious source-language caller.
7098
7099 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7101
7102 Syntax:
7103 """""""
7104
7105 ::
7106
7107       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7108
7109 Overview:
7110 """""""""
7111
7112 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7113 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7114
7115 Arguments:
7116 """"""""""
7117
7118 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7119 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7120 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7121 value.
7122
7123 Semantics:
7124 """"""""""
7125
7126 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7127 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7128 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7129 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7130 used for debugging purposes.
7131
7132 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7133 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7134 of the obvious source-language caller.
7135
7136 .. _int_read_register:
7137 .. _int_write_register:
7138
7139 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7140 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7141
7142 Syntax:
7143 """""""
7144
7145 ::
7146
7147       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7148       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7149       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7150       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7151       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
7152
7153 Overview:
7154 """""""""
7155
7156 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7157 provides access to the named register. The register must be valid on
7158 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7159 with the register being read.
7160
7161 Semantics:
7162 """"""""""
7163
7164 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7165 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7166 the current value of the register, where possible.
7167
7168 This is useful to implement named register global variables that need
7169 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7170 bare-metal programs including OS kernels.
7171
7172 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7173 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7174 allocatable registers are not supported.
7175
7176 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7177 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7178 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7179 registers.
7180
7181 .. _int_stacksave:
7182
7183 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7185
7186 Syntax:
7187 """""""
7188
7189 ::
7190
7191       declare i8* @llvm.stacksave()
7192
7193 Overview:
7194 """""""""
7195
7196 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7197 of the function stack, for use with
7198 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7199 implementing language features like scoped automatic variable sized
7200 arrays in C99.
7201
7202 Semantics:
7203 """"""""""
7204
7205 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7206 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7207 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7208 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7209 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7210 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7211 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7212
7213 .. _int_stackrestore:
7214
7215 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7217
7218 Syntax:
7219 """""""
7220
7221 ::
7222
7223       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7224
7225 Overview:
7226 """""""""
7227
7228 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7229 the function stack to the state it was in when the corresponding
7230 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7231 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7232 sized arrays in C99.
7233
7234 Semantics:
7235 """"""""""
7236
7237 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7238
7239 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7241
7242 Syntax:
7243 """""""
7244
7245 ::
7246
7247       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7248
7249 Overview:
7250 """""""""
7251
7252 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7253 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7254 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7255 its performance characteristics.
7256
7257 Arguments:
7258 """"""""""
7259
7260 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7261 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7262 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7263 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7264 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7265 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7266 arguments must be constant integers.
7267
7268 Semantics:
7269 """"""""""
7270
7271 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7272 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7273 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7274 the processor cache for better performance.
7275
7276 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7278
7279 Syntax:
7280 """""""
7281
7282 ::
7283
7284       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7285
7286 Overview:
7287 """""""""
7288
7289 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7290 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7291 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7292 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7293 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7294 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7295 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7296 allow correlations of simulation runs.
7297
7298 Arguments:
7299 """"""""""
7300
7301 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7302
7303 Semantics:
7304 """"""""""
7305
7306 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7307 that do not support this intrinsic may ignore it.
7308
7309 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7311
7312 Syntax:
7313 """""""
7314
7315 ::
7316
7317       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7318
7319 Overview:
7320 """""""""
7321
7322 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7323 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7324 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7325 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7326 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7327 timings.
7328
7329 Semantics:
7330 """"""""""
7331
7332 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7333 memory. Implementations are allowed to either return a application
7334 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7335 is lowered to a constant 0.
7336
7337 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7338 running at and the host platform.
7339
7340 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7342
7343 Syntax:
7344 """""""
7345
7346 ::
7347
7348       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7349
7350 Overview:
7351 """""""""
7352
7353 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7354 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7355 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7356 flushes the instruction cache.
7357
7358 Semantics:
7359 """"""""""
7360
7361 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7362 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7363 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7364 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7365 privileges.
7366
7367 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7368 time library.
7369
7370 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7371 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7372
7373 Standard C Library Intrinsics
7374 -----------------------------
7375
7376 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7377 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7378 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7379 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7380
7381 .. _int_memcpy:
7382
7383 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7385
7386 Syntax:
7387 """""""
7388
7389 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7390 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7391 support all bit widths however.
7392
7393 ::
7394
7395       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7396                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7397       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7398                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7399
7400 Overview:
7401 """""""""
7402
7403 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7404 source location to the destination location.
7405
7406 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7407 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7408 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7409
7410 Arguments:
7411 """"""""""
7412
7413 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7414 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7415 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7416 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7417 boolean indicating a volatile access.
7418
7419 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7420 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7421 are aligned to that boundary.
7422
7423 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7424 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7425 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7426
7427 Semantics:
7428 """"""""""
7429
7430 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7431 source location to the destination location, which are not allowed to
7432 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7433 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7434 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7435
7436 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7438
7439 Syntax:
7440 """""""
7441
7442 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7443 bit width and for different address space. Not all targets support all
7444 bit widths however.
7445
7446 ::
7447
7448       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7449                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7450       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7451                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7452
7453 Overview:
7454 """""""""
7455
7456 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7457 source location to the destination location. It is similar to the
7458 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7459 overlap.
7460
7461 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7462 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7463 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7464
7465 Arguments:
7466 """"""""""
7467
7468 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7469 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7470 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7471 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7472 boolean indicating a volatile access.
7473
7474 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7475 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7476 aligned to that boundary.
7477
7478 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7479 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7480 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7481
7482 Semantics:
7483 """"""""""
7484
7485 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7486 source location to the destination location, which may overlap. It
7487 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7488 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7489 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7490
7491 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7493
7494 Syntax:
7495 """""""
7496
7497 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7498 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7499 support all bit widths.
7500
7501 ::
7502
7503       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7504                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7505       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7506                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7507
7508 Overview:
7509 """""""""
7510
7511 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7512 particular byte value.
7513
7514 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7515 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7516 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7517
7518 Arguments:
7519 """"""""""
7520
7521 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7522 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7523 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7524 argument is the known alignment of the destination location.
7525
7526 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7527 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7528 that boundary.
7529
7530 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7531 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7532 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7533
7534 Semantics:
7535 """"""""""
7536
7537 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7538 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7539 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7540 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7541
7542 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7544
7545 Syntax:
7546 """""""
7547
7548 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7549 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7550 all types however.
7551
7552 ::
7553
7554       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7555       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7556       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7557       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7558       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7559
7560 Overview:
7561 """""""""
7562
7563 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7564 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7565 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7566 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7567 because there is no need to worry about errno being set).
7568 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7569
7570 Arguments:
7571 """"""""""
7572
7573 The argument and return value are floating point numbers of the same
7574 type.
7575
7576 Semantics:
7577 """"""""""
7578
7579 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7580 nonnegative floating point number.
7581
7582 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7584
7585 Syntax:
7586 """""""
7587
7588 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7589 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7590 all types however.
7591
7592 ::
7593
7594       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7595       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7596       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7597       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7598       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7599
7600 Overview:
7601 """""""""
7602
7603 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7604 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7605 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7606 used, the second argument remains a scalar integer value.
7607
7608 Arguments:
7609 """"""""""
7610
7611 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7612 raise to that power.
7613
7614 Semantics:
7615 """"""""""
7616
7617 This function returns the first value raised to the second power with an
7618 unspecified sequence of rounding operations.
7619
7620 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7622
7623 Syntax:
7624 """""""
7625
7626 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7627 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7628 all types however.
7629
7630 ::
7631
7632       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7633       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7634       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7635       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7636       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7637
7638 Overview:
7639 """""""""
7640
7641 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7642
7643 Arguments:
7644 """"""""""
7645
7646 The argument and return value are floating point numbers of the same
7647 type.
7648
7649 Semantics:
7650 """"""""""
7651
7652 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7653 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7654 conditions in the same way.
7655
7656 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7658
7659 Syntax:
7660 """""""
7661
7662 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7663 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7664 all types however.
7665
7666 ::
7667
7668       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7669       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7670       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7671       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7672       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7673
7674 Overview:
7675 """""""""
7676
7677 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7678
7679 Arguments:
7680 """"""""""
7681
7682 The argument and return value are floating point numbers of the same
7683 type.
7684
7685 Semantics:
7686 """"""""""
7687
7688 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7689 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7690 conditions in the same way.
7691
7692 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7694
7695 Syntax:
7696 """""""
7697
7698 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7699 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7700 all types however.
7701
7702 ::
7703
7704       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7705       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7706       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7707       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7708       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7709
7710 Overview:
7711 """""""""
7712
7713 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7714 specified (positive or negative) power.
7715
7716 Arguments:
7717 """"""""""
7718
7719 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7720 to raise to that power.
7721
7722 Semantics:
7723 """"""""""
7724
7725 This function returns the first value raised to the second power,
7726 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7727 handles error conditions in the same way.
7728
7729 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7731
7732 Syntax:
7733 """""""
7734
7735 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7736 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7737 all types however.
7738
7739 ::
7740
7741       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7742       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7743       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7744       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7745       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7746
7747 Overview:
7748 """""""""
7749
7750 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7751
7752 Arguments:
7753 """"""""""
7754
7755 The argument and return value are floating point numbers of the same
7756 type.
7757
7758 Semantics:
7759 """"""""""
7760
7761 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7762 would, and handles error conditions in the same way.
7763
7764 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7766
7767 Syntax:
7768 """""""
7769
7770 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7771 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7772 all types however.
7773
7774 ::
7775
7776       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7777       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7778       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7779       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7780       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7781
7782 Overview:
7783 """""""""
7784
7785 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7786
7787 Arguments:
7788 """"""""""
7789
7790 The argument and return value are floating point numbers of the same
7791 type.
7792
7793 Semantics:
7794 """"""""""
7795
7796 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7797 would, and handles error conditions in the same way.
7798
7799 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7801
7802 Syntax:
7803 """""""
7804
7805 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7806 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7807 all types however.
7808
7809 ::
7810
7811       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7812       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7813       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7814       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7815       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7816
7817 Overview:
7818 """""""""
7819
7820 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7821
7822 Arguments:
7823 """"""""""
7824
7825 The argument and return value are floating point numbers of the same
7826 type.
7827
7828 Semantics:
7829 """"""""""
7830
7831 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7832 would, and handles error conditions in the same way.
7833
7834 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7836
7837 Syntax:
7838 """""""
7839
7840 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7841 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7842 all types however.
7843
7844 ::
7845
7846       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7847       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7848       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7849       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7850       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7851
7852 Overview:
7853 """""""""
7854
7855 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7856
7857 Arguments:
7858 """"""""""
7859
7860 The argument and return value are floating point numbers of the same
7861 type.
7862
7863 Semantics:
7864 """"""""""
7865
7866 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7867 would, and handles error conditions in the same way.
7868
7869 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7870 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7871
7872 Syntax:
7873 """""""
7874
7875 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7876 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7877 all types however.
7878
7879 ::
7880
7881       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7882       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7883       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7884       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7885       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7886
7887 Overview:
7888 """""""""
7889
7890 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7891
7892 Arguments:
7893 """"""""""
7894
7895 The argument and return value are floating point numbers of the same
7896 type.
7897
7898 Semantics:
7899 """"""""""
7900
7901 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7902 would, and handles error conditions in the same way.
7903
7904 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7906
7907 Syntax:
7908 """""""
7909
7910 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7911 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7912 all types however.
7913
7914 ::
7915
7916       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7917       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7918       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7919       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7920       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7921
7922 Overview:
7923 """""""""
7924
7925 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7926 operation.
7927
7928 Arguments:
7929 """"""""""
7930
7931 The argument and return value are floating point numbers of the same
7932 type.
7933
7934 Semantics:
7935 """"""""""
7936
7937 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7938 would, and does not set errno.
7939
7940 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7942
7943 Syntax:
7944 """""""
7945
7946 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7947 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7948 all types however.
7949
7950 ::
7951
7952       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7953       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7954       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7955       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7956       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7957
7958 Overview:
7959 """""""""
7960
7961 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7962 operand.
7963
7964 Arguments:
7965 """"""""""
7966
7967 The argument and return value are floating point numbers of the same
7968 type.
7969
7970 Semantics:
7971 """"""""""
7972
7973 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7974 would, and handles error conditions in the same way.
7975
7976 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7977 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7978
7979 Syntax:
7980 """""""
7981
7982 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7983 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7984 all types however.
7985
7986 ::
7987
7988       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7989       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7990       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7991       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7992       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7993
7994 Overview:
7995 """""""""
7996
7997 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7998 first operand and the sign of the second operand.
7999
8000 Arguments:
8001 """"""""""
8002
8003 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8004 type.
8005
8006 Semantics:
8007 """"""""""
8008
8009 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8010 functions would, and handles error conditions in the same way.
8011
8012 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8014
8015 Syntax:
8016 """""""
8017
8018 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8019 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8020 all types however.
8021
8022 ::
8023
8024       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8025       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8026       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8027       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8028       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8029
8030 Overview:
8031 """""""""
8032
8033 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8034
8035 Arguments:
8036 """"""""""
8037
8038 The argument and return value are floating point numbers of the same
8039 type.
8040
8041 Semantics:
8042 """"""""""
8043
8044 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8045 would, and handles error conditions in the same way.
8046
8047 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8049
8050 Syntax:
8051 """""""
8052
8053 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8054 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8055 all types however.
8056
8057 ::
8058
8059       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8060       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8061       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8062       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8063       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8064
8065 Overview:
8066 """""""""
8067
8068 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8069
8070 Arguments:
8071 """"""""""
8072
8073 The argument and return value are floating point numbers of the same
8074 type.
8075
8076 Semantics:
8077 """"""""""
8078
8079 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8080 would, and handles error conditions in the same way.
8081
8082 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8084
8085 Syntax:
8086 """""""
8087
8088 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8089 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8090 all types however.
8091
8092 ::
8093
8094       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8095       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8096       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8097       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8098       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8099
8100 Overview:
8101 """""""""
8102
8103 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8104 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8105
8106 Arguments:
8107 """"""""""
8108
8109 The argument and return value are floating point numbers of the same
8110 type.
8111
8112 Semantics:
8113 """"""""""
8114
8115 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8116 would, and handles error conditions in the same way.
8117
8118 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8120
8121 Syntax:
8122 """""""
8123
8124 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8125 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8126 all types however.
8127
8128 ::
8129
8130       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8131       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8132       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8133       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8134       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8135
8136 Overview:
8137 """""""""
8138
8139 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8140 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8141 operand isn't an integer.
8142
8143 Arguments:
8144 """"""""""
8145
8146 The argument and return value are floating point numbers of the same
8147 type.
8148
8149 Semantics:
8150 """"""""""
8151
8152 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8153 would, and handles error conditions in the same way.
8154
8155 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8157
8158 Syntax:
8159 """""""
8160
8161 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8162 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8163 all types however.
8164
8165 ::
8166
8167       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8168       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8169       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8170       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8171       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8172
8173 Overview:
8174 """""""""
8175
8176 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8177 nearest integer.
8178
8179 Arguments:
8180 """"""""""
8181
8182 The argument and return value are floating point numbers of the same
8183 type.
8184
8185 Semantics:
8186 """"""""""
8187
8188 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8189 functions would, and handles error conditions in the same way.
8190
8191 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8193
8194 Syntax:
8195 """""""
8196
8197 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8198 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8199 all types however.
8200
8201 ::
8202
8203       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8204       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8205       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8206       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8207       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8208
8209 Overview:
8210 """""""""
8211
8212 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8213 nearest integer.
8214
8215 Arguments:
8216 """"""""""
8217
8218 The argument and return value are floating point numbers of the same
8219 type.
8220
8221 Semantics:
8222 """"""""""
8223
8224 This function returns the same values as the libm ``round``
8225 functions would, and handles error conditions in the same way.
8226
8227 Bit Manipulation Intrinsics
8228 ---------------------------
8229
8230 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8231 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8232
8233 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8234 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8235
8236 Syntax:
8237 """""""
8238
8239 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8240 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8241
8242 ::
8243
8244       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8245       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8246       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8247
8248 Overview:
8249 """""""""
8250
8251 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8252 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8253 These are useful for performing operations on data that is not in the
8254 target's native byte order.
8255
8256 Semantics:
8257 """"""""""
8258
8259 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8260 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8261 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8262 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8263 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8264 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8265 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8266 respectively).
8267
8268 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8270
8271 Syntax:
8272 """""""
8273
8274 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8275 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8276 support all bit widths or vector types, however.
8277
8278 ::
8279
8280       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8281       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8282       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8283       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8284       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8285       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8286
8287 Overview:
8288 """""""""
8289
8290 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8291 in a value.
8292
8293 Arguments:
8294 """"""""""
8295
8296 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8297 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8298 match the argument type.
8299
8300 Semantics:
8301 """"""""""
8302
8303 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8304 each element of a vector.
8305
8306 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8308
8309 Syntax:
8310 """""""
8311
8312 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8313 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8314 targets support all bit widths or vector types, however.
8315
8316 ::
8317
8318       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8319       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8320       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8321       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8322       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8323       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8324
8325 Overview:
8326 """""""""
8327
8328 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8329 leading zeros in a variable.
8330
8331 Arguments:
8332 """"""""""
8333
8334 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8335 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8336 type must match the first argument type.
8337
8338 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8339 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8340 defined result. Historically some architectures did not provide a
8341 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8342 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8343
8344 Semantics:
8345 """"""""""
8346
8347 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8348 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8349 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8350 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8351 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8352
8353 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8355
8356 Syntax:
8357 """""""
8358
8359 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8360 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8361 support all bit widths or vector types, however.
8362
8363 ::
8364
8365       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8366       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8367       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8368       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8369       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8370       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8371
8372 Overview:
8373 """""""""
8374
8375 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8376 trailing zeros.
8377
8378 Arguments:
8379 """"""""""
8380
8381 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8382 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8383 type must match the first argument type.
8384
8385 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8386 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8387 defined result. Historically some architectures did not provide a
8388 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8389 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8390
8391 Semantics:
8392 """"""""""
8393
8394 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8395 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8396 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8397 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8398 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8399
8400 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8401 -----------------------------------
8402
8403 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8404
8405 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8407
8408 Syntax:
8409 """""""
8410
8411 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8412 on any integer bit width.
8413
8414 ::
8415
8416       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8417       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8418       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8419
8420 Overview:
8421 """""""""
8422
8423 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8424 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8425 occurred during the signed summation.
8426
8427 Arguments:
8428 """"""""""
8429
8430 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8431 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8432 bit width. The second element of the result structure must be of type
8433 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8434 addition.
8435
8436 Semantics:
8437 """"""""""
8438
8439 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8440 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8441 first element of which is the signed summation, and the second element
8442 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8443 overflow.
8444
8445 Examples:
8446 """""""""
8447
8448 .. code-block:: llvm
8449
8450       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8451       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8452       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8453       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8454
8455 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8457
8458 Syntax:
8459 """""""
8460
8461 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8462 on any integer bit width.
8463
8464 ::
8465
8466       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8467       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8468       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8469
8470 Overview:
8471 """""""""
8472
8473 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8474 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8475 occurred during the unsigned summation.
8476
8477 Arguments:
8478 """"""""""
8479
8480 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8481 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8482 bit width. The second element of the result structure must be of type
8483 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8484 addition.
8485
8486 Semantics:
8487 """"""""""
8488
8489 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8490 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8491 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8492 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8493
8494 Examples:
8495 """""""""
8496
8497 .. code-block:: llvm
8498
8499       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8500       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8501       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8502       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8503
8504 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8506
8507 Syntax:
8508 """""""
8509
8510 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8511 on any integer bit width.
8512
8513 ::
8514
8515       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8516       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8517       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8518
8519 Overview:
8520 """""""""
8521
8522 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8523 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8524 overflow occurred during the signed subtraction.
8525
8526 Arguments:
8527 """"""""""
8528
8529 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8530 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8531 bit width. The second element of the result structure must be of type
8532 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8533 subtraction.
8534
8535 Semantics:
8536 """"""""""
8537
8538 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8539 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8540 first element of which is the subtraction, and the second element of
8541 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8542 overflow.
8543
8544 Examples:
8545 """""""""
8546
8547 .. code-block:: llvm
8548
8549       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8550       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8551       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8552       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8553
8554 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8556
8557 Syntax:
8558 """""""
8559
8560 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8561 on any integer bit width.
8562
8563 ::
8564
8565       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8566       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8567       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8568
8569 Overview:
8570 """""""""
8571
8572 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8573 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8574 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8575
8576 Arguments:
8577 """"""""""
8578
8579 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8580 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8581 bit width. The second element of the result structure must be of type
8582 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8583 subtraction.
8584
8585 Semantics:
8586 """"""""""
8587
8588 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8589 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8590 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8591 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8592 overflow.
8593
8594 Examples:
8595 """""""""
8596
8597 .. code-block:: llvm
8598
8599       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8600       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8601       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8602       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8603
8604 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8606
8607 Syntax:
8608 """""""
8609
8610 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8611 on any integer bit width.
8612
8613 ::
8614
8615       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8616       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8617       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8618
8619 Overview:
8620 """""""""
8621
8622 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8623 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8624 overflow occurred during the signed multiplication.
8625
8626 Arguments:
8627 """"""""""
8628
8629 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8630 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8631 bit width. The second element of the result structure must be of type
8632 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8633 multiplication.
8634
8635 Semantics:
8636 """"""""""
8637
8638 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8639 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8640 the first element of which is the multiplication, and the second element
8641 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8642 overflow.
8643
8644 Examples:
8645 """""""""
8646
8647 .. code-block:: llvm
8648
8649       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8650       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8651       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8652       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8653
8654 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8656
8657 Syntax:
8658 """""""
8659
8660 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8661 on any integer bit width.
8662
8663 ::
8664
8665       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8666       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8667       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8668
8669 Overview:
8670 """""""""
8671
8672 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8673 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8674 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8675
8676 Arguments:
8677 """"""""""
8678
8679 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8680 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8681 bit width. The second element of the result structure must be of type
8682 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8683 multiplication.
8684
8685 Semantics:
8686 """"""""""
8687
8688 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8689 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8690 the first element of which is the multiplication, and the second
8691 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8692 resulted in an overflow.
8693
8694 Examples:
8695 """""""""
8696
8697 .. code-block:: llvm
8698
8699       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8700       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8701       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8702       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8703
8704 Specialised Arithmetic Intrinsics
8705 ---------------------------------
8706
8707 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8708 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8709
8710 Syntax:
8711 """""""
8712
8713 ::
8714
8715       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8716       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8717
8718 Overview:
8719 """""""""
8720
8721 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8722 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8723 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8724 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8725 and add instructions.
8726
8727 Arguments:
8728 """"""""""
8729
8730 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8731 multiplicands, a and b, and an addend c.
8732
8733 Semantics:
8734 """"""""""
8735
8736 The expression:
8737
8738 ::
8739
8740       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8741
8742 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8743 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8744 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8745 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8746 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8747 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8748
8749 Examples:
8750 """""""""
8751
8752 .. code-block:: llvm
8753
8754       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
8755
8756 Half Precision Floating Point Intrinsics
8757 ----------------------------------------
8758
8759 For most target platforms, half precision floating point is a
8760 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8761 but does not support computation in the format.
8762
8763 This means that code must first load the half-precision floating point
8764 value as an i16, then convert it to float with
8765 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8766 then be performed on the float value (including extending to double
8767 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8768 if needed, then converted to i16 with
8769 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8770 i16 value.
8771
8772 .. _int_convert_to_fp16:
8773
8774 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8776
8777 Syntax:
8778 """""""
8779
8780 ::
8781
8782       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8783       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
8784
8785 Overview:
8786 """""""""
8787
8788 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8789 conventional floating point type to half precision floating point format.
8790
8791 Arguments:
8792 """"""""""
8793
8794 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8795 converted.
8796
8797 Semantics:
8798 """"""""""
8799
8800 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8801 conventional floating point format to half precision floating point format. The
8802 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
8803
8804 Examples:
8805 """""""""
8806
8807 .. code-block:: llvm
8808
8809       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8810       store i16 %res, i16* @x, align 2
8811
8812 .. _int_convert_from_fp16:
8813
8814 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8816
8817 Syntax:
8818 """""""
8819
8820 ::
8821
8822       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
8823       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
8824
8825 Overview:
8826 """""""""
8827
8828 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8829 conversion from half precision floating point format to single precision
8830 floating point format.
8831
8832 Arguments:
8833 """"""""""
8834
8835 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8836 converted.
8837
8838 Semantics:
8839 """"""""""
8840
8841 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8842 conversion from half single precision floating point format to single
8843 precision floating point format. The input half-float value is
8844 represented by an ``i16`` value.
8845
8846 Examples:
8847 """""""""
8848
8849 .. code-block:: llvm
8850
8851       %a = load i16* @x, align 2
8852       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8853
8854 Debugger Intrinsics
8855 -------------------
8856
8857 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8858 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8859 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8860 document.
8861
8862 Exception Handling Intrinsics
8863 -----------------------------
8864
8865 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8866 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8867 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8868
8869 .. _int_trampoline:
8870
8871 Trampoline Intrinsics
8872 ---------------------
8873
8874 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8875 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8876 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8877 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8878 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8879 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8880 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8881 extension.
8882
8883 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8884 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8885 It can be created as follows:
8886
8887 .. code-block:: llvm
8888
8889       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8890       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8891       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8892       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8893       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8894
8895 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8896 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8897
8898 .. _int_it:
8899
8900 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8901 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8902
8903 Syntax:
8904 """""""
8905
8906 ::
8907
8908       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8909
8910 Overview:
8911 """""""""
8912
8913 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8914 turning it into a trampoline.
8915
8916 Arguments:
8917 """"""""""
8918
8919 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8920 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8921 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8922 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8923 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8924 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8925 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8926 bitcast to an ``i8*``.
8927
8928 Semantics:
8929 """"""""""
8930
8931 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8932 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8933 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8934 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8935 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8936 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8937 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8938 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8939 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8940 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8941 modified, then the effect of any later call to the returned function
8942 pointer is undefined.
8943
8944 .. _int_at:
8945
8946 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8948
8949 Syntax:
8950 """""""
8951
8952 ::
8953
8954       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8955
8956 Overview:
8957 """""""""
8958
8959 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8960 a trampoline (passed as ``tramp``).
8961
8962 Arguments:
8963 """"""""""
8964
8965 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8966 code filled in by a previous call to
8967 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8968
8969 Semantics:
8970 """"""""""
8971
8972 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8973 different than the address where the trampoline is actually stored. This
8974 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8975 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8976 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8977
8978 Memory Use Markers
8979 ------------------
8980
8981 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
8982 memory objects and ranges where variables are immutable.
8983
8984 .. _int_lifestart:
8985
8986 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8988
8989 Syntax:
8990 """""""
8991
8992 ::
8993
8994       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8995
8996 Overview:
8997 """""""""
8998
8999 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9000 object's lifetime.
9001
9002 Arguments:
9003 """"""""""
9004
9005 The first argument is a constant integer representing the size of the
9006 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9007 to the object.
9008
9009 Semantics:
9010 """"""""""
9011
9012 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9013 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9014 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9015 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9016
9017 .. _int_lifeend:
9018
9019 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9020 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9021
9022 Syntax:
9023 """""""
9024
9025 ::
9026
9027       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9028
9029 Overview:
9030 """""""""
9031
9032 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9033 object's lifetime.
9034
9035 Arguments:
9036 """"""""""
9037
9038 The first argument is a constant integer representing the size of the
9039 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9040 to the object.
9041
9042 Semantics:
9043 """"""""""
9044
9045 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9046 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9047 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9048 object following this intrinsic may be removed as dead.
9049
9050 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9051 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9052
9053 Syntax:
9054 """""""
9055
9056 ::
9057
9058       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9059
9060 Overview:
9061 """""""""
9062
9063 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9064 a memory object will not change.
9065
9066 Arguments:
9067 """"""""""
9068
9069 The first argument is a constant integer representing the size of the
9070 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9071 to the object.
9072
9073 Semantics:
9074 """"""""""
9075
9076 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9077 the return value, the referenced memory location is constant and
9078 unchanging.
9079
9080 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9082
9083 Syntax:
9084 """""""
9085
9086 ::
9087
9088       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9089
9090 Overview:
9091 """""""""
9092
9093 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9094 memory object are mutable.
9095
9096 Arguments:
9097 """"""""""
9098
9099 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9100 The second argument is a constant integer representing the size of the
9101 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9102 pointer to the object.
9103
9104 Semantics:
9105 """"""""""
9106
9107 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9108
9109 General Intrinsics
9110 ------------------
9111
9112 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9113 purpose.
9114
9115 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9117
9118 Syntax:
9119 """""""
9120
9121 ::
9122
9123       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9124
9125 Overview:
9126 """""""""
9127
9128 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9129
9130 Arguments:
9131 """"""""""
9132
9133 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9134 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9135 source file name, and the last argument is the line number.
9136
9137 Semantics:
9138 """"""""""
9139
9140 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9141 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9142 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9143 ignored by code generation and optimization.
9144
9145 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9146 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9147
9148 Syntax:
9149 """""""
9150
9151 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9152 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9153 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9154 '``0``'.
9155
9156 ::
9157
9158       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9159       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9160       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9161       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9162       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9163
9164 Overview:
9165 """""""""
9166
9167 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9168
9169 Arguments:
9170 """"""""""
9171
9172 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9173 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9174 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9175 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9176
9177 Semantics:
9178 """"""""""
9179
9180 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9181 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9182 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9183 generation and optimization.
9184
9185 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9187
9188 Syntax:
9189 """""""
9190
9191 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9192 any integer bit width.
9193
9194 ::
9195
9196       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9197       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9198       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9199       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9200       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9201
9202 Overview:
9203 """""""""
9204
9205 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9206
9207 Arguments:
9208 """"""""""
9209
9210 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9211 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9212 global string which is the source file name, and the last argument is
9213 the line number. It returns the value of the first argument.
9214
9215 Semantics:
9216 """"""""""
9217
9218 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9219 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9220 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9221 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9222
9223 '``llvm.trap``' Intrinsic
9224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9225
9226 Syntax:
9227 """""""
9228
9229 ::
9230
9231       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9232
9233 Overview:
9234 """""""""
9235
9236 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9237
9238 Arguments:
9239 """"""""""
9240
9241 None.
9242
9243 Semantics:
9244 """"""""""
9245
9246 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9247 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9248 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9249
9250 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9252
9253 Syntax:
9254 """""""
9255
9256 ::
9257
9258       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9259
9260 Overview:
9261 """""""""
9262
9263 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9264
9265 Arguments:
9266 """"""""""
9267
9268 None.
9269
9270 Semantics:
9271 """"""""""
9272
9273 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9274 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9275 debugger.
9276
9277 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9279
9280 Syntax:
9281 """""""
9282
9283 ::
9284
9285       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9286
9287 Overview:
9288 """""""""
9289
9290 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9291 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9292 is placed on the stack before local variables.
9293
9294 Arguments:
9295 """"""""""
9296
9297 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9298 The first argument is the value loaded from the stack guard
9299 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9300 enough space to hold the value of the guard.
9301
9302 Semantics:
9303 """"""""""
9304
9305 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9306 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9307 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9308 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9309 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9310 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9311 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9312
9313 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9315
9316 Syntax:
9317 """""""
9318
9319 ::
9320
9321       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9322
9323 Overview:
9324 """""""""
9325
9326 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9327 created stack protector and if they are not equal calls the
9328 ``__stack_chk_fail()`` function.
9329
9330 Arguments:
9331 """"""""""
9332
9333 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9334 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9335
9336 Semantics:
9337 """"""""""
9338
9339 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9340 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9341 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9342
9343 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9344 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9345 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9346 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9347 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9348 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9349 codegen after the tail call decision has occurred.
9350
9351 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9353
9354 Syntax:
9355 """""""
9356
9357 ::
9358
9359       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9360       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9361
9362 Overview:
9363 """""""""
9364
9365 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9366 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9367 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9368 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9369 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9370 other object.
9371
9372 Arguments:
9373 """"""""""
9374
9375 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9376 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9377 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9378 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9379 only accepts constants.
9380
9381 Semantics:
9382 """"""""""
9383
9384 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9385 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9386 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9387 on the ``min`` argument).
9388
9389 '``llvm.expect``' Intrinsic
9390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9391
9392 Syntax:
9393 """""""
9394
9395 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9396 integer bit width.
9397
9398 ::
9399
9400       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9401       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9402       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9403
9404 Overview:
9405 """""""""
9406
9407 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9408 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9409
9410 Arguments:
9411 """"""""""
9412
9413 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9414 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9415 constant value, variables are not allowed.
9416
9417 Semantics:
9418 """"""""""
9419
9420 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9421
9422 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9424
9425 Syntax:
9426 """""""
9427
9428 ::
9429
9430       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9431
9432 Overview:
9433 """""""""
9434
9435 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9436 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9437
9438 Arguments:
9439 """"""""""
9440
9441 None.
9442
9443 Semantics:
9444 """"""""""
9445
9446 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9447 by codegen.
9448
9449 Stack Map Intrinsics
9450 --------------------
9451
9452 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9453 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9454 are described in :doc:`StackMaps`.