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