fix typos
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamcially
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
357     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variables definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliasaes can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`, an opening
639 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
640
641 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
642 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
643 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
644 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
645 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
646 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
647 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
648 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
649 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
650
651 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
652 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
653 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
654 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
655 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
656 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
657 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
658 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
659 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
660
661 The first basic block in a function is special in two ways: it is
662 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
663 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
664 the entry block of a function). Because the block can have no
665 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
666
667 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
668 target supports it, it will emit functions to the section specified.
669 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
670
671 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
672 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
673 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
674 is specified, the function is forced to have at least that much
675 alignment. All alignments must be a power of 2.
676
677 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
678 be significant and two identical functions can be merged.
679
680 Syntax::
681
682     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
683            [cconv] [ret attrs]
684            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
685            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
686            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant] { ... }
687
688 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
689 argument is of the following form
690
691 Syntax::
692
693    <type> [parameter Attrs] [name]
694
695
696 .. _langref_aliases:
697
698 Aliases
699 -------
700
701 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
702 are just a new symbol and metadata for an existing position.
703
704 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
705 constant expression.
706
707 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
708 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
709 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
710
711 Syntax::
712
713     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
714
715 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
716 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
717 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
718
719 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
720 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
721 to the same content.
722
723 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
724 some can only be checked when producing an object file:
725
726 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
727   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
728
729 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
730   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
731   object file.
732
733 * No global value in the expression can be a declaration, since that
734   would require a relocation, which is not possible.
735
736 .. _langref_comdats:
737
738 Comdats
739 -------
740
741 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
742
743 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
744 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
745 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
746 aliasee computes to, if any.
747
748 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
749 choose between keys in two different object files.
750
751 Syntax::
752
753     $<Name> = comdat SelectionKind
754
755 The selection kind must be one of the following:
756
757 ``any``
758     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
759 ``exactmatch``
760     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
761     same data.
762 ``largest``
763     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
764 ``noduplicates``
765     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
766 ``samesize``
767     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
768     same amount of data.
769
770 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
771 ``any`` as a selection kind.
772
773 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
774 the COMDAT key's section is the largest:
775
776 .. code-block:: llvm
777
778    $foo = comdat largest
779    @foo = global i32 2, comdat($foo)
780
781    define void @bar() comdat($foo) {
782      ret void
783    }
784
785 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
786 the global name:
787
788 .. code-block:: llvm
789
790   $foo = comdat any
791   @foo = global i32 2, comdat
792
793
794 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
795 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
796 and another COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
798 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
799
800 There are some restrictions on the properties of the global object.
801 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
802 targeting COFF.
803 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
804 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
805 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
806 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
807 if a collision occurs in the symbol table.
808
809 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
810 For example:
811
812 .. code-block:: llvm
813
814    $foo = comdat any
815    $bar = comdat any
816    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
817    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
818
819 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
820 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
821 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
822 sections.
823
824 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
825 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
826 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
827
828 .. _namedmetadatastructure:
829
830 Named Metadata
831 --------------
832
833 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
834 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
835 operands for a named metadata.
836
837 Syntax::
838
839     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
840     !0 = !{!"zero"}
841     !1 = !{!"one"}
842     !2 = !{!"two"}
843     ; A named metadata.
844     !name = !{!0, !1, !2}
845
846 .. _paramattrs:
847
848 Parameter Attributes
849 --------------------
850
851 The return type and each parameter of a function type may have a set of
852 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
853 used to communicate additional information about the result or
854 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
855 of the function, not of the function type, so functions with different
856 parameter attributes can have the same function type.
857
858 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
859 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
860 For example:
861
862 .. code-block:: llvm
863
864     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
865     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
866     declare signext i8 @returns_signed_char()
867
868 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
869 ``readonly``) come immediately after the argument list.
870
871 Currently, only the following parameter attributes are defined:
872
873 ``zeroext``
874     This indicates to the code generator that the parameter or return
875     value should be zero-extended to the extent required by the target's
876     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
877     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
878 ``signext``
879     This indicates to the code generator that the parameter or return
880     value should be sign-extended to the extent required by the target's
881     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
882     the callee (for a return value).
883 ``inreg``
884     This indicates that this parameter or return value should be treated
885     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
886     a function call or return (usually, by putting it in a register as
887     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
888     two different kinds of registers). Use of this attribute is
889     target-specific.
890 ``byval``
891     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
892     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
893     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
894     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
895     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
896     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
897     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
898     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
899     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
900     values.
901
902     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
903     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
904     form and the known alignment of the pointer specified to the call
905     site. If the alignment is not specified, then the code generator
906     makes a target-specific assumption.
907
908 .. _attr_inalloca:
909
910 ``inalloca``
911
912     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
913     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
914     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
915     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
916     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
917     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
918
919     An argument allocation may be used by a call at most once because
920     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
921     used in conjunction with other attributes that affect argument
922     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
923     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
924     large aggregate return values, which means that frontend authors
925     must lower them with ``sret`` pointers.
926
927     When the call site is reached, the argument allocation must have
928     been the most recent stack allocation that is still live, or the
929     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
930     space after an argument allocation and before its call site, but it
931     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
932     <int_stackrestore>`.
933
934     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
935     attribute.
936
937 ``sret``
938     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
939     structure that is the return value of the function in the source
940     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
941     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
942     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
943     the first parameter. This is not a valid attribute for return
944     values.
945
946 ``align <n>``
947     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
948     have the specified alignment.
949
950     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
951     ``byval`` attribute.
952
953 .. _noalias:
954
955 ``noalias``
956     This indicates that objects accessed via pointer values
957     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
958     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
959     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
960     also has additional semantics described below. The caller shares the
961     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
962     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
963     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
964
965     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
966     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
967
968     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
969     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
970     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
971     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
972     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
973     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
974     storage for any other object accessible to the caller.
975
976 ``nocapture``
977     This indicates that the callee does not make any copies of the
978     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
979     attribute for return values.
980
981 .. _nest:
982
983 ``nest``
984     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
985     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
986     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
987
988 ``returned``
989     This indicates that the function always returns the argument as its return
990     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
991     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
992     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
993     the callee. The parameter and the function return type must be valid
994     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
995     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``nonnull``
998     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
999     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1000     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1001     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
1002     is non-null.
1003
1004 ``dereferenceable(<n>)``
1005     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1006     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1007     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1008     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1009     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1010     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1011     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1012     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1013     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1014
1015 .. _gc:
1016
1017 Garbage Collector Names
1018 -----------------------
1019
1020 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
1021 string:
1022
1023 .. code-block:: llvm
1024
1025     define void @f() gc "name" { ... }
1026
1027 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1028 collector will cause the compiler to alter its output in order to
1029 support the named garbage collection algorithm.
1030
1031 .. _prefixdata:
1032
1033 Prefix Data
1034 -----------
1035
1036 Prefix data is data associated with a function which the code
1037 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1038 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1039 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1040 available through the function pointer while still allowing the
1041 function pointer to be called.
1042
1043 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1044 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1045 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1046 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1047 with a single ``i32``,
1048
1049 .. code-block:: llvm
1050
1051     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1052
1053 The prefix data can be referenced as,
1054
1055 .. code-block:: llvm
1056
1057     %0 = bitcast *void () @f to *i32
1058     %a = getelementptr inbounds *i32 %0, i32 -1
1059     %b = load i32* %a
1060
1061 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1062 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1063 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1064 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1065 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1066 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1067 data.
1068
1069 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1070 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1071 optimizers but will not be emitted in the object file.
1072
1073 .. _prologuedata:
1074
1075 Prologue Data
1076 -------------
1077
1078 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1079 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1080 function hot-patching and instrumentation.
1081
1082 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1083 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1084 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1085 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1086 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1087 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1088 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1089 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1090
1091 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1092 which encodes the ``nop`` instruction:
1093
1094 .. code-block:: llvm
1095
1096     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1097
1098 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1099 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1100 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1101
1102 .. code-block:: llvm
1103
1104     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1105
1106     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1107
1108 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1109 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1110 optimizers but will not be emitted in the object file.
1111
1112 .. _attrgrp:
1113
1114 Attribute Groups
1115 ----------------
1116
1117 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1118 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1119 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1120 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1121 group will capture the important command line flags used to build that file.
1122
1123 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1124 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1125 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1126 different groups are merged.
1127
1128 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1129 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1130
1131 .. code-block:: llvm
1132
1133    ; Target-independent attributes:
1134    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1135
1136    ; Target-dependent attributes:
1137    attributes #1 = { "no-sse" }
1138
1139    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1140    define void @f() #0 #1 { ... }
1141
1142 .. _fnattrs:
1143
1144 Function Attributes
1145 -------------------
1146
1147 Function attributes are set to communicate additional information about
1148 a function. Function attributes are considered to be part of the
1149 function, not of the function type, so functions with different function
1150 attributes can have the same function type.
1151
1152 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1153 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1154 example:
1155
1156 .. code-block:: llvm
1157
1158     define void @f() noinline { ... }
1159     define void @f() alwaysinline { ... }
1160     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1161     define void @f() optsize { ... }
1162
1163 ``alignstack(<n>)``
1164     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1165     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1166     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1167     parentheses.
1168 ``alwaysinline``
1169     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1170     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1171     inlining size threshold for this caller.
1172 ``builtin``
1173     This indicates that the callee function at a call site should be
1174     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1175     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1176     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1177     attribute.
1178 ``cold``
1179     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1180     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1181     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1182     weight.
1183 ``inlinehint``
1184     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1185     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1186     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1187     inliner.
1188 ``jumptable``
1189     This attribute indicates that the function should be added to a
1190     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1191     references to this function should be replaced with a reference to the
1192     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1193     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1194     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1195     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1196 ``minsize``
1197     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1198     passes make choices that keep the code size of this function as small
1199     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1200     performance in order to minimize the size of the generated code.
1201 ``naked``
1202     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1203     function. This can have very system-specific consequences.
1204 ``nobuiltin``
1205     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1206     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1207     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1208     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1209     and on function declarations and definitions.
1210 ``noduplicate``
1211     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1212     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1213     within its parent function, but may not be duplicated within
1214     its parent function.
1215
1216     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1217     be an inlining candidate, provided that the call is not
1218     duplicated by inlining. That implies that the function has
1219     internal linkage and only has one call site, so the original
1220     call is dead after inlining.
1221 ``noimplicitfloat``
1222     This attributes disables implicit floating point instructions.
1223 ``noinline``
1224     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1225     function in any situation. This attribute may not be used together
1226     with the ``alwaysinline`` attribute.
1227 ``nonlazybind``
1228     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1229     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1230     startup time if the function is not called during program startup.
1231 ``noredzone``
1232     This attribute indicates that the code generator should not use a
1233     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1234 ``noreturn``
1235     This function attribute indicates that the function never returns
1236     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1237     function ever does dynamically return.
1238 ``nounwind``
1239     This function attribute indicates that the function never returns
1240     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1241     unwind, its runtime behavior is undefined.
1242 ``optnone``
1243     This function attribute indicates that the function is not optimized
1244     by any optimization or code generator passes with the
1245     exception of interprocedural optimization passes.
1246     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1247     attribute; this attribute is also incompatible
1248     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1249
1250     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1251     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1252     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1253     candidates for inlining into the body of this function.
1254 ``optsize``
1255     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1256     passes make choices that keep the code size of this function low,
1257     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1258     long as they do not significantly impact runtime performance.
1259 ``readnone``
1260     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1261     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1262     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1263     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1264     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1265     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1266     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1267     the ``C++`` exception throwing methods.
1268
1269     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1270     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1271     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1272 ``readonly``
1273     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1274     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1275     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1276     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1277     state that may be set in the caller. A readonly function always
1278     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1279     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1280     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1281     methods.
1282
1283     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1284     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1285     the pointer points to.
1286 ``returns_twice``
1287     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1288     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1289     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1290     functions.
1291 ``sanitize_address``
1292     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1293     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1294 ``sanitize_memory``
1295     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1296     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1297 ``sanitize_thread``
1298     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1299     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1300 ``ssp``
1301     This attribute indicates that the function should emit a stack
1302     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1303     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1304     return from the function to see if it has been overwritten. A
1305     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1306     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1307
1308     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1309     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1310     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1311       ``ssp-buffer-size``.
1312
1313     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1314     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1315
1316     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1317     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1318     function will have an ``ssp`` attribute.
1319 ``sspreq``
1320     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1321     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1322     attribute.
1323
1324     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1325     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1326     The specific layout rules are:
1327
1328     #. Large arrays and structures containing large arrays
1329        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1330     #. Small arrays and structures containing small arrays
1331        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1332     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1333        protector.
1334
1335     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1336     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1337     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1338     an ``sspreq`` attribute.
1339 ``sspstrong``
1340     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1341     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1342     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1343     will enable protectors for functions with:
1344
1345     - Arrays of any size and type
1346     - Aggregates containing an array of any size and type.
1347     - Calls to alloca().
1348     - Local variables that have had their address taken.
1349
1350     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1351     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1352     The specific layout rules are:
1353
1354     #. Large arrays and structures containing large arrays
1355        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1356     #. Small arrays and structures containing small arrays
1357        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1358     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1359        protector.
1360
1361     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1362
1363     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1364     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1365     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1366 ``uwtable``
1367     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1368     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1369     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1370     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1371     units.
1372
1373 .. _moduleasm:
1374
1375 Module-Level Inline Assembly
1376 ----------------------------
1377
1378 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1379 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1380 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1381 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1382
1383 .. code-block:: llvm
1384
1385     module asm "inline asm code goes here"
1386     module asm "more can go here"
1387
1388 The strings can contain any character by escaping non-printable
1389 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1390 two digit hex code for the number.
1391
1392 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1393 assembly code is generated.
1394
1395 .. _langref_datalayout:
1396
1397 Data Layout
1398 -----------
1399
1400 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1401 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1402 simply:
1403
1404 .. code-block:: llvm
1405
1406     target datalayout = "layout specification"
1407
1408 The *layout specification* consists of a list of specifications
1409 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1410 with a letter and may include other information after the letter to
1411 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1412 as follows:
1413
1414 ``E``
1415     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1416     the bits with the most significance have the lowest address
1417     location.
1418 ``e``
1419     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1420     is, the bits with the least significance have the lowest address
1421     location.
1422 ``S<size>``
1423     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1424     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1425     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1426     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1427     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1428     alignment promotions.
1429 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1430     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1431     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1432     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1433     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1434     in the range [1,2^23).
1435 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1436     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1437     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1438 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1439     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1440     ``<size>``.
1441 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1442     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1443     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1444     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1445     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1446     targets.
1447 ``a:<abi>:<pref>``
1448     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1449 ``m:<mangling>``
1450     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1451     options are
1452
1453     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1454     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1455     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1456       symbols get a ``_`` prefix.
1457     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1458       functions also get a suffix based on the frame size.
1459 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1460     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1461     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1462     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1463     this set are considered to support most general arithmetic operations
1464     efficiently.
1465
1466 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1467 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1468 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1469
1470 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1471 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1472 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1473 specifications are given in this list:
1474
1475 -  ``E`` - big endian
1476 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1477 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1478    same as the default address space.
1479 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1480 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1481 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1482 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1483 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1484 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1485    alignment of 64-bits
1486 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1487 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1488 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1489 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1490 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1491 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1492 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1493
1494 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1495 following rules:
1496
1497 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1498    that specification is used.
1499 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1500    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1501    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1502    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1503    given the default specifications above, the i7 type will use the
1504    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1505    alignment of i64 (largest specified).
1506 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1507    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1508    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1509    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1510
1511 The function of the data layout string may not be what you expect.
1512 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1513 the code generator should use.
1514
1515 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1516 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1517 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1518 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1519 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1520 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1521 that require precise layout information, but this also prevents those
1522 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1523
1524 .. _langref_triple:
1525
1526 Target Triple
1527 -------------
1528
1529 A module may specify a target triple string that describes the target
1530 host. The syntax for the target triple is simply:
1531
1532 .. code-block:: llvm
1533
1534     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1535
1536 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1537 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1538
1539 ::
1540
1541     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1542     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1543
1544 This information is passed along to the backend so that it generates
1545 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1546 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1547
1548 .. _pointeraliasing:
1549
1550 Pointer Aliasing Rules
1551 ----------------------
1552
1553 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1554 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1555 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1556 to the following rules:
1557
1558 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1559    value it is *based* on.
1560 -  An address of a global variable is associated with the address range
1561    of the variable's storage.
1562 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1563    address range of the allocated storage.
1564 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1565    address.
1566 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1567    a function not defined within LLVM may be associated with address
1568    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1569    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1570    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1571
1572 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1573 following rules:
1574
1575 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1576    on the first operand of the ``getelementptr``.
1577 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1578    ``bitcast``.
1579 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1580    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1581    the pointer's value.
1582 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1583
1584 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1585 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1586
1587 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1588 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1589 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1590 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1591 alignment of the store.
1592
1593 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1594 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1595 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1596 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1597 alias analysis.
1598
1599 .. _volatile:
1600
1601 Volatile Memory Accesses
1602 ------------------------
1603
1604 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1605 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1606 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1607 volatile operations or change their order of execution relative to other
1608 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1609 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1610 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1611
1612 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1613 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1614 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1615 target-legal volatile load/store instructions.
1616
1617 .. admonition:: Rationale
1618
1619  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1620  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1621  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1622  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1623  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1624  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1625  do not violate the frontend's contract with the language.
1626
1627 .. _memmodel:
1628
1629 Memory Model for Concurrent Operations
1630 --------------------------------------
1631
1632 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1633 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1634 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1635 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1636
1637 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1638
1639 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1640 that
1641
1642 -  Is a superset of single-thread program order, and
1643 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1644    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1645    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1646    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1647    Constraints <ordering>`).
1648
1649 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1650 between a thread and signals executing inside that thread.
1651
1652 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1653 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1654 (defined) write operations (store instructions, atomic
1655 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1656 section, initialized globals are considered to have a write of the
1657 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1658 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1659 may see any write to the same byte, except:
1660
1661 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1662    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1663    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1664 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1665    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1666
1667 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1668
1669 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1670    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1671    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1672    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1673    synchronization.)
1674 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1675    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1676 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1677    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1678 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1679    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1680    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1681    constraints on how the choice is made.
1682 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1683
1684 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1685 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1686 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1687 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1688 than one instruction to read the series of bytes.
1689
1690 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1691 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1692 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1693 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1694 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1695 from an address, introducing a store can change a load that may see
1696 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1697
1698 .. _ordering:
1699
1700 Atomic Memory Ordering Constraints
1701 ----------------------------------
1702
1703 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1704 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1705 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1706 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1707 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1708 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1709 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1710 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1711 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1712 differently since they don't take an address. See that instruction's
1713 documentation for details.
1714
1715 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1716 :doc:`Atomics`.
1717
1718 ``unordered``
1719     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1720     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1721     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1722     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1723     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1724     to make them atomic in any interesting way.
1725 ``monotonic``
1726     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1727     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1728     address. All modification orders must be compatible with the
1729     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1730     orders can be combined to a global total order for the whole program
1731     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1732     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1733     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1734     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1735     happens before another atomic read of the same address, the later
1736     read must see the same value or a later value in the address's
1737     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1738     stronger) operations on the same address. If an address is written
1739     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1740     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1741     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1742     ``memory_order_relaxed``.
1743 ``acquire``
1744     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1745     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1746     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1747 ``release``
1748     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1749     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1750     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1751     complete description; see the C++0x definition of a release
1752     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1753     ``memory_order_release``.
1754 ``acq_rel`` (acquire+release)
1755     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1756     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1757 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1758     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1759     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1760     writes), there is a global total order on all
1761     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1762     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1763     modification orders of all the affected addresses. Each
1764     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1765     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1766     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1767
1768 .. _singlethread:
1769
1770 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1771 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1772 other operations running in the same thread (for example, in signal
1773 handlers).
1774
1775 .. _fastmath:
1776
1777 Fast-Math Flags
1778 ---------------
1779
1780 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1781 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1782 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1783 otherwise unsafe floating point operations
1784
1785 ``nnan``
1786    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1787    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1788    NaNs, but the value of the result is undefined.
1789
1790 ``ninf``
1791    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1792    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1793    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1794
1795 ``nsz``
1796    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1797    argument or result as insignificant.
1798
1799 ``arcp``
1800    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1801    argument rather than perform division.
1802
1803 ``fast``
1804    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1805    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1806    flag implies all the others.
1807
1808 .. _uselistorder:
1809
1810 Use-list Order Directives
1811 -------------------------
1812
1813 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1814 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1815 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1816 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1817
1818 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1819 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1820 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1821
1822 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1823 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1824 function's scope.
1825
1826 :Syntax:
1827
1828 ::
1829
1830     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1831     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1832
1833 :Examples:
1834
1835 ::
1836
1837     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1838     entry:
1839       ; ... instructions ...
1840     bb:
1841       ; ... instructions ...
1842
1843       ; At function scope.
1844       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1845       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1846     }
1847
1848     ; At global scope.
1849     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1850     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1851     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1852     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1853
1854 .. _typesystem:
1855
1856 Type System
1857 ===========
1858
1859 The LLVM type system is one of the most important features of the
1860 intermediate representation. Being typed enables a number of
1861 optimizations to be performed on the intermediate representation
1862 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1863 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1864 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1865 not feasible to perform on normal three address code representations.
1866
1867 .. _t_void:
1868
1869 Void Type
1870 ---------
1871
1872 :Overview:
1873
1874
1875 The void type does not represent any value and has no size.
1876
1877 :Syntax:
1878
1879
1880 ::
1881
1882       void
1883
1884
1885 .. _t_function:
1886
1887 Function Type
1888 -------------
1889
1890 :Overview:
1891
1892
1893 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1894 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1895 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1896 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1897
1898 :Syntax:
1899
1900 ::
1901
1902       <returntype> (<parameter list>)
1903
1904 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1905 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1906 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1907 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1908 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1909 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1910
1911 :Examples:
1912
1913 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1914 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1915 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1916 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1917 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1918 | ``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. |
1919 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1920 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1921 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1922
1923 .. _t_firstclass:
1924
1925 First Class Types
1926 -----------------
1927
1928 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1929 Values of these types are the only ones which can be produced by
1930 instructions.
1931
1932 .. _t_single_value:
1933
1934 Single Value Types
1935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1936
1937 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1938
1939 .. _t_integer:
1940
1941 Integer Type
1942 """"""""""""
1943
1944 :Overview:
1945
1946 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1947 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1948 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1949
1950 :Syntax:
1951
1952 ::
1953
1954       iN
1955
1956 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1957 value.
1958
1959 Examples:
1960 *********
1961
1962 +----------------+------------------------------------------------+
1963 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1964 +----------------+------------------------------------------------+
1965 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1966 +----------------+------------------------------------------------+
1967 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1968 +----------------+------------------------------------------------+
1969
1970 .. _t_floating:
1971
1972 Floating Point Types
1973 """"""""""""""""""""
1974
1975 .. list-table::
1976    :header-rows: 1
1977
1978    * - Type
1979      - Description
1980
1981    * - ``half``
1982      - 16-bit floating point value
1983
1984    * - ``float``
1985      - 32-bit floating point value
1986
1987    * - ``double``
1988      - 64-bit floating point value
1989
1990    * - ``fp128``
1991      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1992
1993    * - ``x86_fp80``
1994      -  80-bit floating point value (X87)
1995
1996    * - ``ppc_fp128``
1997      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1998
1999 X86_mmx Type
2000 """"""""""""
2001
2002 :Overview:
2003
2004 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2005 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2006 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2007 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2008 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2009 of this type.
2010
2011 :Syntax:
2012
2013 ::
2014
2015       x86_mmx
2016
2017
2018 .. _t_pointer:
2019
2020 Pointer Type
2021 """"""""""""
2022
2023 :Overview:
2024
2025 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2026 commonly used to reference objects in memory.
2027
2028 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2029 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2030 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2031 are target-specific.
2032
2033 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2034 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2035
2036 :Syntax:
2037
2038 ::
2039
2040       <type> *
2041
2042 :Examples:
2043
2044 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2045 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2046 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2047 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2048 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2049 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2050 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2051
2052 .. _t_vector:
2053
2054 Vector Type
2055 """""""""""
2056
2057 :Overview:
2058
2059 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2060 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2061 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2062 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2063 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2064
2065 :Syntax:
2066
2067 ::
2068
2069       < <# elements> x <elementtype> >
2070
2071 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2072 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2073 of size zero are not allowed.
2074
2075 :Examples:
2076
2077 +-------------------+--------------------------------------------------+
2078 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2079 +-------------------+--------------------------------------------------+
2080 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2081 +-------------------+--------------------------------------------------+
2082 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2083 +-------------------+--------------------------------------------------+
2084 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2085 +-------------------+--------------------------------------------------+
2086
2087 .. _t_label:
2088
2089 Label Type
2090 ^^^^^^^^^^
2091
2092 :Overview:
2093
2094 The label type represents code labels.
2095
2096 :Syntax:
2097
2098 ::
2099
2100       label
2101
2102 .. _t_metadata:
2103
2104 Metadata Type
2105 ^^^^^^^^^^^^^
2106
2107 :Overview:
2108
2109 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2110 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2111
2112 :Syntax:
2113
2114 ::
2115
2116       metadata
2117
2118 .. _t_aggregate:
2119
2120 Aggregate Types
2121 ^^^^^^^^^^^^^^^
2122
2123 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2124 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2125 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2126 aggregate types.
2127
2128 .. _t_array:
2129
2130 Array Type
2131 """"""""""
2132
2133 :Overview:
2134
2135 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2136 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2137 elements) and an underlying data type.
2138
2139 :Syntax:
2140
2141 ::
2142
2143       [<# elements> x <elementtype>]
2144
2145 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2146 be any type with a size.
2147
2148 :Examples:
2149
2150 +------------------+--------------------------------------+
2151 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2152 +------------------+--------------------------------------+
2153 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2154 +------------------+--------------------------------------+
2155 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2156 +------------------+--------------------------------------+
2157
2158 Here are some examples of multidimensional arrays:
2159
2160 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2161 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2162 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2163 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2164 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2165 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2166 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2167
2168 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2169 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2170 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2171 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2172 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2173 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2174 example.
2175
2176 .. _t_struct:
2177
2178 Structure Type
2179 """"""""""""""
2180
2181 :Overview:
2182
2183 The structure type is used to represent a collection of data members
2184 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2185 a size.
2186
2187 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2188 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2189 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2190 '``insertvalue``' instructions.
2191
2192 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2193 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2194 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2195 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2196 required to match what the underlying code generator expects.
2197
2198 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2199 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2200 identified types are always defined at the top level with a name.
2201 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2202 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2203 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2204
2205 :Syntax:
2206
2207 ::
2208
2209       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2210       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2211
2212 :Examples:
2213
2214 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2215 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2216 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2217 | ``{ 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``.  |
2218 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2219 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2220 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2221
2222 .. _t_opaque:
2223
2224 Opaque Structure Types
2225 """"""""""""""""""""""
2226
2227 :Overview:
2228
2229 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2230 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2231 notion of a forward declared structure.
2232
2233 :Syntax:
2234
2235 ::
2236
2237       %X = type opaque
2238       %52 = type opaque
2239
2240 :Examples:
2241
2242 +--------------+-------------------+
2243 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2244 +--------------+-------------------+
2245
2246 .. _constants:
2247
2248 Constants
2249 =========
2250
2251 LLVM has several different basic types of constants. This section
2252 describes them all and their syntax.
2253
2254 Simple Constants
2255 ----------------
2256
2257 **Boolean constants**
2258     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2259     of the ``i1`` type.
2260 **Integer constants**
2261     Standard integers (such as '4') are constants of the
2262     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2263     integer types.
2264 **Floating point constants**
2265     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2266     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2267     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2268     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2269     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2270     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2271     point <t_floating>` type.
2272 **Null pointer constants**
2273     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2274     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2275
2276 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2277 floating point constants. For example, the form
2278 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2279 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2280 constants are required (and the only time that they are generated by the
2281 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2282 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2283 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2284 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2285 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2286
2287 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2288 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2289 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2290 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2291 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2292 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2293 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2294 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2295 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2296 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2297 will only work if they match the long double format on your target.
2298 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2299 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2300 (sign bit at the left).
2301
2302 There are no constants of type x86_mmx.
2303
2304 .. _complexconstants:
2305
2306 Complex Constants
2307 -----------------
2308
2309 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2310 constants and smaller complex constants.
2311
2312 **Structure constants**
2313     Structure constants are represented with notation similar to
2314     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2315     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2316     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2317     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2318     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2319     must match those specified by the type.
2320 **Array constants**
2321     Array constants are represented with notation similar to array type
2322     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2323     square brackets (``[]``)). For example:
2324     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2325     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2326     match those specified by the type. As a special case, character array
2327     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2328     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2329 **Vector constants**
2330     Vector constants are represented with notation similar to vector
2331     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2332     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2333     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2334     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2335     elements must match those specified by the type.
2336 **Zero initialization**
2337     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2338     value to zero of *any* type, including scalar and
2339     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2340     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2341     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2342 **Metadata node**
2343     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2344     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2345     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2346     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2347     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2348     information such as debug info.
2349
2350 Global Variable and Function Addresses
2351 --------------------------------------
2352
2353 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2354 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2355 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2356 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2357 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2358 file:
2359
2360 .. code-block:: llvm
2361
2362     @X = global i32 17
2363     @Y = global i32 42
2364     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2365
2366 .. _undefvalues:
2367
2368 Undefined Values
2369 ----------------
2370
2371 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2372 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2373 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2374 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2375
2376 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2377 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2378 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2379 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2380
2381 .. code-block:: llvm
2382
2383       %A = add %X, undef
2384       %B = sub %X, undef
2385       %C = xor %X, undef
2386     Safe:
2387       %A = undef
2388       %B = undef
2389       %C = undef
2390
2391 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2392 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2393
2394 .. code-block:: llvm
2395
2396       %A = or %X, undef
2397       %B = and %X, undef
2398     Safe:
2399       %A = -1
2400       %B = 0
2401     Unsafe:
2402       %A = undef
2403       %B = undef
2404
2405 These logical operations have bits that are not always affected by the
2406 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2407 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2408 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2409 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2410 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2411 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2412 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2413 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2414
2415 .. code-block:: llvm
2416
2417       %A = select undef, %X, %Y
2418       %B = select undef, 42, %Y
2419       %C = select %X, %Y, undef
2420     Safe:
2421       %A = %X     (or %Y)
2422       %B = 42     (or %Y)
2423       %C = %Y
2424     Unsafe:
2425       %A = undef
2426       %B = undef
2427       %C = undef
2428
2429 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2430 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2431 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2432 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2433 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2434 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2435 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2436
2437 .. code-block:: llvm
2438
2439       %A = xor undef, undef
2440
2441       %B = undef
2442       %C = xor %B, %B
2443
2444       %D = undef
2445       %E = icmp slt %D, 4
2446       %F = icmp gte %D, 4
2447
2448     Safe:
2449       %A = undef
2450       %B = undef
2451       %C = undef
2452       %D = undef
2453       %E = undef
2454       %F = undef
2455
2456 This example points out that two '``undef``' operands are not
2457 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2458 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2459 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2460 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2461 its value over its "live range". This is true because the variable
2462 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2463 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2464 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2465 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2466 uses with" concept would not hold.
2467
2468 .. code-block:: llvm
2469
2470       %A = fdiv undef, %X
2471       %B = fdiv %X, undef
2472     Safe:
2473       %A = undef
2474     b: unreachable
2475
2476 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2477 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2478 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2479 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2480 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2481 However, in the second example, we can make a more aggressive
2482 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2483 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2484 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2485 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2486 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2487 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2488
2489 .. code-block:: llvm
2490
2491     a:  store undef -> %X
2492     b:  store %X -> undef
2493     Safe:
2494     a: <deleted>
2495     b: unreachable
2496
2497 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2498 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2499 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2500 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2501 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2502
2503 .. _poisonvalues:
2504
2505 Poison Values
2506 -------------
2507
2508 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2509 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2510 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2511 that results in undefined behavior.
2512
2513 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2514 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2515 the ``nsw`` flag.
2516
2517 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2518
2519 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2520 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2521    their dynamic predecessor basic block.
2522 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2523    in the dynamic callers of their functions.
2524 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2525    instructions that dynamically transfer control back to them.
2526 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2527    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2528    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2529 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2530    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2531    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2532    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2533 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2534    most recent preceding instruction with externally visible side
2535    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2536    operations <volatile>`.)
2537 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2538    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2539    multiple successors and the instruction is always executed when
2540    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2541    when control is transferred to another.
2542 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2543    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2544    be different if the terminator had transferred control to a different
2545    successor.
2546 -  Dependence is transitive.
2547
2548 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2549 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2550 on a poison value has undefined behavior.
2551
2552 Here are some examples:
2553
2554 .. code-block:: llvm
2555
2556     entry:
2557       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2558       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2559       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2560       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2561
2562       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2563       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2564
2565       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2566
2567       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2568       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2569       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2570       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2571
2572       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2573       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2574
2575     true:
2576       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2577                                            ; it has undefined behavior.
2578       br label %end
2579
2580     end:
2581       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2582                                            ; Both edges into this PHI are
2583                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2584                                            ; always results in a poison value.
2585
2586       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2587                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2588                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2589
2590       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2591                                            ; The same branch again, but this time the
2592                                            ; true block doesn't have side effects.
2593
2594     second_true:
2595       ; No side effects!
2596       ret void
2597
2598     second_end:
2599       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2600                                            ; on the store in %end. Also, it is
2601                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2602                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2603                                            ; behavior in this example).
2604
2605 .. _blockaddress:
2606
2607 Addresses of Basic Blocks
2608 -------------------------
2609
2610 ``blockaddress(@function, %block)``
2611
2612 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2613 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2614 Taking the address of the entry block is illegal.
2615
2616 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2617 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2618 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2619 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2620 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2621 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2622 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2623 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2624 instruction.
2625
2626 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2627 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2628
2629 .. _constantexprs:
2630
2631 Constant Expressions
2632 --------------------
2633
2634 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2635 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2636 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2637 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2638 The following is the syntax for constant expressions:
2639
2640 ``trunc (CST to TYPE)``
2641     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2642     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2643 ``zext (CST to TYPE)``
2644     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2645     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2646 ``sext (CST to TYPE)``
2647     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2648     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2649 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2650     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2651     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2652     must be floating point.
2653 ``fpext (CST to TYPE)``
2654     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2655     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2656     floating point.
2657 ``fptoui (CST to TYPE)``
2658     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2659     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2660     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2661     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2662     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2663 ``fptosi (CST to TYPE)``
2664     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2665     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2666     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2667     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2668     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2669 ``uitofp (CST to TYPE)``
2670     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2671     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2672     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2673     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2674     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2675 ``sitofp (CST to TYPE)``
2676     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2677     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2678     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2679     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2680     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2681 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2682     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2683     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2684     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2685     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2686 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2687     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2688     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2689     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2690     This one is *really* dangerous!
2691 ``bitcast (CST to TYPE)``
2692     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2693     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2694     instruction <i_bitcast>`.
2695 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2696     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2697     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2698     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2699 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2700     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2701     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2702     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2703     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2704 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2705     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2706 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2707     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2708 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2709     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2710 ``extractelement (VAL, IDX)``
2711     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2712     constants.
2713 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2714     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2715     constants.
2716 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2717     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2718     constants.
2719 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2720     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2721     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2722     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2723     least one index value must be specified.
2724 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2725     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2726     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2727     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2728     value must be specified.
2729 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2730     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2731     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2732     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2733     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2734     operations on floating point values are allowed).
2735
2736 Other Values
2737 ============
2738
2739 .. _inlineasmexprs:
2740
2741 Inline Assembler Expressions
2742 ----------------------------
2743
2744 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2745 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2746 value represents the inline assembler as a string (containing the
2747 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2748 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2749 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2750 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2751 assembler expression is:
2752
2753 .. code-block:: llvm
2754
2755     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2756
2757 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2758 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2759 Thus, typically we have:
2760
2761 .. code-block:: llvm
2762
2763     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2764
2765 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2766 marked as having side effects. This is done through the use of the
2767 '``sideeffect``' keyword, like so:
2768
2769 .. code-block:: llvm
2770
2771     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2772
2773 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2774 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2775 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2776 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2777 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2778 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2779
2780 .. code-block:: llvm
2781
2782     call void asm alignstack "eieio", ""()
2783
2784 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2785 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2786 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2787 the only supported dialects. An example is:
2788
2789 .. code-block:: llvm
2790
2791     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2792
2793 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2794 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2795 keyword last.
2796
2797 Inline Asm Metadata
2798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2799
2800 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2801 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2802 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2803 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2804 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2805 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2806 it. For example:
2807
2808 .. code-block:: llvm
2809
2810     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2811     ...
2812     !42 = !{ i32 1234567 }
2813
2814 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2815 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2816 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2817 occurs on.
2818
2819 .. _metadata:
2820
2821 Metadata
2822 ========
2823
2824 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2825 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2826 code generator. One example application of metadata is source-level
2827 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2828
2829 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2830 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2831
2832 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2833
2834 Metadata Nodes and Metadata Strings
2835 -----------------------------------
2836
2837 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2838 contain any character by escaping non-printable characters with
2839 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2840 "``!"test\00"``".
2841
2842 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2843 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2844 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2845 their operand. For example:
2846
2847 .. code-block:: llvm
2848
2849     !{ !"test\00", i32 10}
2850
2851 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
2852
2853 .. code-block:: llvm
2854
2855     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
2856
2857 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
2858 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
2859 when metadata operands change.
2860
2861 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2862 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2863 example:
2864
2865 .. code-block:: llvm
2866
2867     !foo = !{!4, !3}
2868
2869 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2870 function is using two metadata arguments:
2871
2872 .. code-block:: llvm
2873
2874     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2875
2876 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2877 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2878
2879 .. code-block:: llvm
2880
2881     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2882
2883 More information about specific metadata nodes recognized by the
2884 optimizers and code generator is found below.
2885
2886 Specialized Metadata Nodes
2887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2888
2889 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
2890 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
2891 order.
2892
2893 MDLocation
2894 """"""""""
2895
2896 ``MDLocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
2897 mandatory.
2898
2899 .. code-block:: llvm
2900
2901     !0 = !MDLocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
2902
2903 '``tbaa``' Metadata
2904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2905
2906 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2907 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2908 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2909 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2910 custom alias analysis behavior for other languages.
2911
2912 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2913 to three fields, e.g.:
2914
2915 .. code-block:: llvm
2916
2917     !0 = !{ !"an example type tree" }
2918     !1 = !{ !"int", !0 }
2919     !2 = !{ !"float", !0 }
2920     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
2921
2922 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2923 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2924 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2925 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2926 common names.
2927
2928 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2929 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2930 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2931 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2932 from multiple front-ends is handled conservatively.
2933
2934 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2935 indicates that the type is "constant" (meaning
2936 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2937 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2938
2939 '``tbaa.struct``' Metadata
2940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2941
2942 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2943 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2944 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2945 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2946 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2947 of the aggregate.
2948
2949 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2950 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2951
2952 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2953 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2954 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2955 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2956 its tbaa tag. e.g.:
2957
2958 .. code-block:: llvm
2959
2960     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
2961
2962 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2963 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2964 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2965
2966 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2967 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2968 does not carry useful data and need not be preserved.
2969
2970 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2971 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2972
2973 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2974 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2975 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2976 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2977 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2978 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
2979 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some some domain, the set
2980 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
2981 subset of (or qual to) the set of scopes for that domain in another
2982 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
2983 alias.
2984
2985 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
2986 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
2987 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2988 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
2989 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
2990
2991 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
2992 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
2993 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
2994 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
2995 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
2996 optionally be provided as a third list entry.
2997
2998 For example,
2999
3000 .. code-block:: llvm
3001
3002     ; Two scope domains:
3003     !0 = !{!0}
3004     !1 = !{!1}
3005
3006     ; Some scopes in these domains:
3007     !2 = !{!2, !0}
3008     !3 = !{!3, !0}
3009     !4 = !{!4, !1}
3010
3011     ; Some scope lists:
3012     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
3013     !6 = !{!4, !3, !2}
3014     !7 = !{!3}
3015
3016     ; These two instructions don't alias:
3017     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
3018     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
3019
3020     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
3021     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
3022     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
3023     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
3024
3025     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
3026     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3027     ; !alias.scope list):
3028     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !6
3029     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3030
3031 '``fpmath``' Metadata
3032 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3033
3034 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3035 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3036 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3037 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3038 it. ULP is defined as follows:
3039
3040     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3041     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3042     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3043     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3044     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3045
3046 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3047 number representing the maximum relative error, for example:
3048
3049 .. code-block:: llvm
3050
3051     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3052
3053 '``range``' Metadata
3054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3055
3056 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3057 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3058 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3059 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3060 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3061 pair. Each pair has the following properties:
3062
3063 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3064 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3065 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3066 -  The range is allowed to wrap.
3067 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3068    ``a!=b``.
3069
3070 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3071 they must be non-contiguous.
3072
3073 Examples:
3074
3075 .. code-block:: llvm
3076
3077       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3078       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3079       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3080       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3081              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3082     ...
3083     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3084     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3085     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3086     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3087
3088 '``llvm.loop``'
3089 ^^^^^^^^^^^^^^^
3090
3091 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3092 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3093 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3094 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3095 specified with the name ``llvm.loop``.
3096
3097 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3098 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3099 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3100 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3101 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3102 constructs:
3103
3104 .. code-block:: llvm
3105
3106     !0 = !{!0}
3107     !1 = !{!1}
3108
3109 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3110 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3111 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3112 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3113
3114 .. code-block:: llvm
3115
3116       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3117     ...
3118     !0 = !{!0, !1}
3119     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3120
3121 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3122 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3123
3124 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3125 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3126 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3127 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3128 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3129 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3130 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3131 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3132 in determining the safety of these transformations.
3133
3134 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3136
3137 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3138 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3139 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3140 example:
3141
3142 .. code-block:: llvm
3143
3144    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3145
3146 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3147 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3148 then the interleave count will be determined automatically.
3149
3150 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3152
3153 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3154 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3155 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3156 0 disables vectorization:
3157
3158 .. code-block:: llvm
3159
3160    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3161    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3162
3163 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3165
3166 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3167 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3168 operand is an integer specifying the width. For example:
3169
3170 .. code-block:: llvm
3171
3172    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3173
3174 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3175 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3176 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3177 determined automatically.
3178
3179 '``llvm.loop.unroll``'
3180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3181
3182 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3183 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3184 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3185 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3186 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3187 optimizer believes it is safe to do so.
3188
3189 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3191
3192 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3193 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3194 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3195 example:
3196
3197 .. code-block:: llvm
3198
3199    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3200
3201 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3202 will be partially unrolled.
3203
3204 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3206
3207 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3208 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3209
3210 .. code-block:: llvm
3211
3212    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3213
3214 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3216
3217 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3218 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3219 For example:
3220
3221 .. code-block:: llvm
3222
3223    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3224
3225 '``llvm.mem``'
3226 ^^^^^^^^^^^^^^^
3227
3228 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3229 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3230
3231 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3233
3234 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3235 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3236 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3237 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3238 with the same loop identifier.
3239
3240 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3241 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3242 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3243 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3244 ``L2``.
3245
3246 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3247 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3248 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3249 loop.  
3250
3251 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3252 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3253 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3254 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3255 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3256 insert new memory instructions into the loop body).
3257
3258 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3259 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3260 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3261
3262 .. code-block:: llvm
3263
3264    for.body:
3265      ...
3266      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3267      ...
3268      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3269      ...
3270      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3271
3272    for.end:
3273    ...
3274    !0 = !{!0}
3275
3276 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3277 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3278 the loop identifier metadata node directly:
3279
3280 .. code-block:: llvm
3281
3282    outer.for.body:
3283      ...
3284      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3285      ...
3286      br label %inner.for.body
3287
3288    inner.for.body:
3289      ...
3290      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3291      ...
3292      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3293      ...
3294      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3295
3296    inner.for.end:
3297      ...
3298      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3299      ...
3300      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3301
3302    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3303    ...
3304    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3305    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3306    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3307
3308 Module Flags Metadata
3309 =====================
3310
3311 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3312 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3313 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3314 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3315 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3316 look it up.
3317
3318 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3319 Each triplet has the following form:
3320
3321 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3322    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3323    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3324    described below.
3325 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3326    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3327    including entries with the **Require** behavior).
3328 -  The third element is the value of the flag.
3329
3330 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3331 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3332 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3333 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3334 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3335 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3336
3337 The following behaviors are supported:
3338
3339 .. list-table::
3340    :header-rows: 1
3341    :widths: 10 90
3342
3343    * - Value
3344      - Behavior
3345
3346    * - 1
3347      - **Error**
3348            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3349            is that of the operands.
3350
3351    * - 2
3352      - **Warning**
3353            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3354            operand for the flag from the first module being linked.
3355
3356    * - 3
3357      - **Require**
3358            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3359            specified value after linking is performed. The value must be a
3360            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3361            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3362            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3363            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3364            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3365
3366    * - 4
3367      - **Override**
3368            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3369            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3370            differ, an error will be emitted.
3371
3372    * - 5
3373      - **Append**
3374            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3375
3376    * - 6
3377      - **AppendUnique**
3378            Appends the two values, which are required to be metadata
3379            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3380            during the append operation.
3381
3382 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3383 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3384 value) or **Override**.
3385
3386 An example of module flags:
3387
3388 .. code-block:: llvm
3389
3390     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3391     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3392     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3393     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3394       !{
3395         !"foo", i32 1
3396       }
3397     }
3398     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3399
3400 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3401    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3402    values are not equal.
3403
3404 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3405    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3406    '37'.
3407
3408 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3409    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3410    warning if their values are not equal.
3411
3412 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3413
3414    ::
3415
3416        !{ !"foo", i32 1 }
3417
3418    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3419    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3420    performed.
3421
3422 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3423 ----------------------------------------------------
3424
3425 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3426 collection in a special section called "image info". The metadata
3427 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3428 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3429 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3430 be merged rather than appended together.
3431
3432 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3433 following key-value pairs:
3434
3435 .. list-table::
3436    :header-rows: 1
3437    :widths: 30 70
3438
3439    * - Key
3440      - Value
3441
3442    * - ``Objective-C Version``
3443      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3444
3445    * - ``Objective-C Image Info Version``
3446      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3447        always 0.
3448
3449    * - ``Objective-C Image Info Section``
3450      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3451        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3452        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3453        Objective-C ABI version 2.
3454
3455    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3456      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3457        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3458        collection supported.
3459
3460    * - ``Objective-C GC Only``
3461      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3462        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3463        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3464
3465 Some important flag interactions:
3466
3467 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3468    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3469    2, then the resulting module has the
3470    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3471 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3472    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3473
3474 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3475 --------------------------------------------
3476
3477 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3478 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3479 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3480 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3481
3482 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3483 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3484 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3485 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3486 list of metadata strings defining linker options.
3487
3488 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3489 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3490 framework::
3491
3492     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3493        !{
3494           !{ !"-lz" },
3495           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3496     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3497
3498 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3499 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3500 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3501 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3502 assembly writer or object file emitter.
3503
3504 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3505 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3506 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3507
3508 C type width Module Flags Metadata
3509 ----------------------------------
3510
3511 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3512 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3513 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3514 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3515 width.
3516
3517 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3518 flags metadata, using the following key-value pairs:
3519
3520 .. list-table::
3521    :header-rows: 1
3522    :widths: 30 70
3523
3524    * - Key
3525      - Value
3526
3527    * - short_wchar
3528      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3529        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3530
3531    * - short_enum
3532      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3533        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3534          represent all of its values.
3535
3536 For example, the following metadata section specifies that the module was
3537 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3538 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3539
3540     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3541     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3542     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3543
3544 .. _intrinsicglobalvariables:
3545
3546 Intrinsic Global Variables
3547 ==========================
3548
3549 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3550 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3551 All globals of this sort should have a section specified as
3552 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3553 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3554
3555 .. _gv_llvmused:
3556
3557 The '``llvm.used``' Global Variable
3558 -----------------------------------
3559
3560 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3561 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3562 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3563 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3564 use of it is:
3565
3566 .. code-block:: llvm
3567
3568     @X = global i8 4
3569     @Y = global i32 123
3570
3571     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3572        i8* @X,
3573        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3574     ], section "llvm.metadata"
3575
3576 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3577 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3578 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3579 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3580 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3581 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3582 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3583
3584 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3585 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3586 molesting the symbol.
3587
3588 .. _gv_llvmcompilerused:
3589
3590 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3591 --------------------------------------------
3592
3593 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3594 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3595 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3596 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3597 by ``@llvm.used``.
3598
3599 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3600 and should not be exposed to source languages.
3601
3602 .. _gv_llvmglobalctors:
3603
3604 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3605 -------------------------------------------
3606
3607 .. code-block:: llvm
3608
3609     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3610     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3611
3612 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3613 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3614 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3615 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3616 functions with the same priority is not defined.
3617
3618 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3619 or function, the initializer function will only run if the associated
3620 data from the current module is not discarded.
3621
3622 .. _llvmglobaldtors:
3623
3624 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3625 -------------------------------------------
3626
3627 .. code-block:: llvm
3628
3629     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3630     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3631
3632 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3633 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3634 The functions referenced by this array will be called in descending
3635 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3636 order of functions with the same priority is not defined.
3637
3638 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3639 or function, the destructor function will only run if the associated
3640 data from the current module is not discarded.
3641
3642 Instruction Reference
3643 =====================
3644
3645 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3646 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3647 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3648 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3649 :ref:`other instructions <otherops>`.
3650
3651 .. _terminators:
3652
3653 Terminator Instructions
3654 -----------------------
3655
3656 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3657 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3658 block should be executed after the current block is finished. These
3659 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3660 control flow, not values (the one exception being the
3661 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3662
3663 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3664 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3665 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3666 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3667
3668 .. _i_ret:
3669
3670 '``ret``' Instruction
3671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3672
3673 Syntax:
3674 """""""
3675
3676 ::
3677
3678       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3679       ret void                 ; Return from void function
3680
3681 Overview:
3682 """""""""
3683
3684 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3685 a value) from a function back to the caller.
3686
3687 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3688 value and then causes control flow, and one that just causes control
3689 flow to occur.
3690
3691 Arguments:
3692 """"""""""
3693
3694 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3695 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3696 class <t_firstclass>`' type.
3697
3698 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3699 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3700 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3701 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3702 value.
3703
3704 Semantics:
3705 """"""""""
3706
3707 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3708 the calling function's context. If the caller is a
3709 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3710 instruction after the call. If the caller was an
3711 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3712 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3713 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3714 value.
3715
3716 Example:
3717 """"""""
3718
3719 .. code-block:: llvm
3720
3721       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3722       ret void                        ; Return from a void function
3723       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3724
3725 .. _i_br:
3726
3727 '``br``' Instruction
3728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3729
3730 Syntax:
3731 """""""
3732
3733 ::
3734
3735       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3736       br label <dest>          ; Unconditional branch
3737
3738 Overview:
3739 """""""""
3740
3741 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3742 different basic block in the current function. There are two forms of
3743 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3744 unconditional branch.
3745
3746 Arguments:
3747 """"""""""
3748
3749 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3750 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3751 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3752
3753 Semantics:
3754 """"""""""
3755
3756 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3757 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3758 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3759 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3760
3761 Example:
3762 """"""""
3763
3764 .. code-block:: llvm
3765
3766     Test:
3767       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3768       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3769     IfEqual:
3770       ret i32 1
3771     IfUnequal:
3772       ret i32 0
3773
3774 .. _i_switch:
3775
3776 '``switch``' Instruction
3777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3778
3779 Syntax:
3780 """""""
3781
3782 ::
3783
3784       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3785
3786 Overview:
3787 """""""""
3788
3789 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3790 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3791 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3792 destinations.
3793
3794 Arguments:
3795 """"""""""
3796
3797 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3798 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3799 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3800 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3801
3802 Semantics:
3803 """"""""""
3804
3805 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3806 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3807 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3808 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3809 to the default destination.
3810
3811 Implementation:
3812 """""""""""""""
3813
3814 Depending on properties of the target machine and the particular
3815 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3816 different ways. For example, it could be generated as a series of
3817 chained conditional branches or with a lookup table.
3818
3819 Example:
3820 """"""""
3821
3822 .. code-block:: llvm
3823
3824      ; Emulate a conditional br instruction
3825      %Val = zext i1 %value to i32
3826      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3827
3828      ; Emulate an unconditional br instruction
3829      switch i32 0, label %dest [ ]
3830
3831      ; Implement a jump table:
3832      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3833                                          i32 1, label %onone
3834                                          i32 2, label %ontwo ]
3835
3836 .. _i_indirectbr:
3837
3838 '``indirectbr``' Instruction
3839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3840
3841 Syntax:
3842 """""""
3843
3844 ::
3845
3846       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3847
3848 Overview:
3849 """""""""
3850
3851 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3852 label within the current function, whose address is specified by
3853 "``address``". Address must be derived from a
3854 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3855
3856 Arguments:
3857 """"""""""
3858
3859 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3860 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3861 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3862 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3863
3864 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3865 accurate understanding of the CFG.
3866
3867 Semantics:
3868 """"""""""
3869
3870 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3871 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3872 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3873 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3874
3875 Implementation:
3876 """""""""""""""
3877
3878 This is typically implemented with a jump through a register.
3879
3880 Example:
3881 """"""""
3882
3883 .. code-block:: llvm
3884
3885      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3886
3887 .. _i_invoke:
3888
3889 '``invoke``' Instruction
3890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3891
3892 Syntax:
3893 """""""
3894
3895 ::
3896
3897       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3898                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3899
3900 Overview:
3901 """""""""
3902
3903 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3904 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3905 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3906 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3907 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3908 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3909 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3910 nearest "exception" label.
3911
3912 The '``exception``' label is a `landing
3913 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3914 '``exception``' label is required to have the
3915 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3916 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3917 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3918 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3919 instruction, so that the important information contained within the
3920 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3921
3922 Arguments:
3923 """"""""""
3924
3925 This instruction requires several arguments:
3926
3927 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3928    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3929    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3930 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3931    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3932    are valid here.
3933 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3934    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3935    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3936    branching off an arbitrary pointer to function value.
3937 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3938    function to be invoked.
3939 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3940    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3941    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3942    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3943    extra arguments can be specified.
3944 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3945    executes a '``ret``' instruction.
3946 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3947    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3948    mechanism.
3949 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3950    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3951    attributes are valid here.
3952
3953 Semantics:
3954 """"""""""
3955
3956 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3957 instruction in most regards. The primary difference is that it
3958 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3959 library to unwind the stack.
3960
3961 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3962 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3963 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3964 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3965
3966 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3967 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3968 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3969 return value is available.
3970
3971 Example:
3972 """"""""
3973
3974 .. code-block:: llvm
3975
3976       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3977                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3978       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3979                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3980
3981 .. _i_resume:
3982
3983 '``resume``' Instruction
3984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3985
3986 Syntax:
3987 """""""
3988
3989 ::
3990
3991       resume <type> <value>
3992
3993 Overview:
3994 """""""""
3995
3996 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3997 successors.
3998
3999 Arguments:
4000 """"""""""
4001
4002 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
4003 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
4004 function.
4005
4006 Semantics:
4007 """"""""""
4008
4009 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
4010 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
4011 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
4012
4013 Example:
4014 """"""""
4015
4016 .. code-block:: llvm
4017
4018       resume { i8*, i32 } %exn
4019
4020 .. _i_unreachable:
4021
4022 '``unreachable``' Instruction
4023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4024
4025 Syntax:
4026 """""""
4027
4028 ::
4029
4030       unreachable
4031
4032 Overview:
4033 """""""""
4034
4035 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4036 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4037 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4038 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4039
4040 Semantics:
4041 """"""""""
4042
4043 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4044
4045 .. _binaryops:
4046
4047 Binary Operations
4048 -----------------
4049
4050 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4051 They require two operands of the same type, execute an operation on
4052 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4053 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4054 result value has the same type as its operands.
4055
4056 There are several different binary operators:
4057
4058 .. _i_add:
4059
4060 '``add``' Instruction
4061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4062
4063 Syntax:
4064 """""""
4065
4066 ::
4067
4068       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4069       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4070       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4071       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4072
4073 Overview:
4074 """""""""
4075
4076 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4077
4078 Arguments:
4079 """"""""""
4080
4081 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4082 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4083 arguments must have identical types.
4084
4085 Semantics:
4086 """"""""""
4087
4088 The value produced is the integer sum of the two operands.
4089
4090 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4091 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4092 the result.
4093
4094 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4095 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4096
4097 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4098 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4099 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4100 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4101
4102 Example:
4103 """"""""
4104
4105 .. code-block:: llvm
4106
4107       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4108
4109 .. _i_fadd:
4110
4111 '``fadd``' Instruction
4112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4113
4114 Syntax:
4115 """""""
4116
4117 ::
4118
4119       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4120
4121 Overview:
4122 """""""""
4123
4124 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4125
4126 Arguments:
4127 """"""""""
4128
4129 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4130 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4131 Both arguments must have identical types.
4132
4133 Semantics:
4134 """"""""""
4135
4136 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4137 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4138 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4139 optimizations:
4140
4141 Example:
4142 """"""""
4143
4144 .. code-block:: llvm
4145
4146       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4147
4148 '``sub``' Instruction
4149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4150
4151 Syntax:
4152 """""""
4153
4154 ::
4155
4156       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4157       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4158       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4159       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4160
4161 Overview:
4162 """""""""
4163
4164 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4165
4166 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4167 instruction present in most other intermediate representations.
4168
4169 Arguments:
4170 """"""""""
4171
4172 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4173 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4174 arguments must have identical types.
4175
4176 Semantics:
4177 """"""""""
4178
4179 The value produced is the integer difference of the two operands.
4180
4181 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4182 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4183 the result.
4184
4185 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4186 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4187
4188 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4189 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4190 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4191 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4192
4193 Example:
4194 """"""""
4195
4196 .. code-block:: llvm
4197
4198       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4199       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4200
4201 .. _i_fsub:
4202
4203 '``fsub``' Instruction
4204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4205
4206 Syntax:
4207 """""""
4208
4209 ::
4210
4211       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4212
4213 Overview:
4214 """""""""
4215
4216 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4217
4218 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4219 instruction present in most other intermediate representations.
4220
4221 Arguments:
4222 """"""""""
4223
4224 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4225 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4226 Both arguments must have identical types.
4227
4228 Semantics:
4229 """"""""""
4230
4231 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4232 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4233 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4234 unsafe floating point optimizations:
4235
4236 Example:
4237 """"""""
4238
4239 .. code-block:: llvm
4240
4241       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4242       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4243
4244 '``mul``' Instruction
4245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4246
4247 Syntax:
4248 """""""
4249
4250 ::
4251
4252       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4253       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4254       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4255       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4256
4257 Overview:
4258 """""""""
4259
4260 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4261
4262 Arguments:
4263 """"""""""
4264
4265 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4266 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4267 arguments must have identical types.
4268
4269 Semantics:
4270 """"""""""
4271
4272 The value produced is the integer product of the two operands.
4273
4274 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4275 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4276 bit width of the result.
4277
4278 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4279 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4280 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4281 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4282 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4283 product.
4284
4285 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4286 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4287 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4288 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4289
4290 Example:
4291 """"""""
4292
4293 .. code-block:: llvm
4294
4295       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4296
4297 .. _i_fmul:
4298
4299 '``fmul``' Instruction
4300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4301
4302 Syntax:
4303 """""""
4304
4305 ::
4306
4307       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4308
4309 Overview:
4310 """""""""
4311
4312 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4313
4314 Arguments:
4315 """"""""""
4316
4317 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4318 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4319 Both arguments must have identical types.
4320
4321 Semantics:
4322 """"""""""
4323
4324 The value produced is the floating point product of the two operands.
4325 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4326 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4327 unsafe floating point optimizations:
4328
4329 Example:
4330 """"""""
4331
4332 .. code-block:: llvm
4333
4334       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4335
4336 '``udiv``' Instruction
4337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4338
4339 Syntax:
4340 """""""
4341
4342 ::
4343
4344       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4345       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4346
4347 Overview:
4348 """""""""
4349
4350 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4351
4352 Arguments:
4353 """"""""""
4354
4355 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4356 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4357 arguments must have identical types.
4358
4359 Semantics:
4360 """"""""""
4361
4362 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4363
4364 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4365 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4366
4367 Division by zero leads to undefined behavior.
4368
4369 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4370 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4371 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4372
4373 Example:
4374 """"""""
4375
4376 .. code-block:: llvm
4377
4378       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4379
4380 '``sdiv``' Instruction
4381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4382
4383 Syntax:
4384 """""""
4385
4386 ::
4387
4388       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4389       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4390
4391 Overview:
4392 """""""""
4393
4394 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4395
4396 Arguments:
4397 """"""""""
4398
4399 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4400 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4401 arguments must have identical types.
4402
4403 Semantics:
4404 """"""""""
4405
4406 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4407 rounded towards zero.
4408
4409 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4410 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4411
4412 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4413 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4414 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4415
4416 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4417 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4418
4419 Example:
4420 """"""""
4421
4422 .. code-block:: llvm
4423
4424       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4425
4426 .. _i_fdiv:
4427
4428 '``fdiv``' Instruction
4429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4430
4431 Syntax:
4432 """""""
4433
4434 ::
4435
4436       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4437
4438 Overview:
4439 """""""""
4440
4441 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4442
4443 Arguments:
4444 """"""""""
4445
4446 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4447 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4448 Both arguments must have identical types.
4449
4450 Semantics:
4451 """"""""""
4452
4453 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4454 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4455 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4456 unsafe floating point optimizations:
4457
4458 Example:
4459 """"""""
4460
4461 .. code-block:: llvm
4462
4463       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4464
4465 '``urem``' Instruction
4466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4467
4468 Syntax:
4469 """""""
4470
4471 ::
4472
4473       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4474
4475 Overview:
4476 """""""""
4477
4478 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4479 division of its two arguments.
4480
4481 Arguments:
4482 """"""""""
4483
4484 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4485 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4486 arguments must have identical types.
4487
4488 Semantics:
4489 """"""""""
4490
4491 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4492 This instruction always performs an unsigned division to get the
4493 remainder.
4494
4495 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4496 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4497
4498 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4499
4500 Example:
4501 """"""""
4502
4503 .. code-block:: llvm
4504
4505       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4506
4507 '``srem``' Instruction
4508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4509
4510 Syntax:
4511 """""""
4512
4513 ::
4514
4515       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4516
4517 Overview:
4518 """""""""
4519
4520 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4521 division of its two operands. This instruction can also take
4522 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4523 must be integers.
4524
4525 Arguments:
4526 """"""""""
4527
4528 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4529 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4530 arguments must have identical types.
4531
4532 Semantics:
4533 """"""""""
4534
4535 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4536 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4537 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4538 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4539 difference, see `The Math
4540 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4541 table of how this is implemented in various languages, please see
4542 `Wikipedia: modulo
4543 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4544
4545 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4546 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4547
4548 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4549 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4550 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4551 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4552 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4553 result of the division and the remainder.)
4554
4555 Example:
4556 """"""""
4557
4558 .. code-block:: llvm
4559
4560       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4561
4562 .. _i_frem:
4563
4564 '``frem``' Instruction
4565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4566
4567 Syntax:
4568 """""""
4569
4570 ::
4571
4572       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4573
4574 Overview:
4575 """""""""
4576
4577 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4578 its two operands.
4579
4580 Arguments:
4581 """"""""""
4582
4583 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4584 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4585 Both arguments must have identical types.
4586
4587 Semantics:
4588 """"""""""
4589
4590 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4591 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4592 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4593 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4594
4595 Example:
4596 """"""""
4597
4598 .. code-block:: llvm
4599
4600       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4601
4602 .. _bitwiseops:
4603
4604 Bitwise Binary Operations
4605 -------------------------
4606
4607 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4608 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4609 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4610 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4611 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4612
4613 '``shl``' Instruction
4614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4615
4616 Syntax:
4617 """""""
4618
4619 ::
4620
4621       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4622       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4623       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4624       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4625
4626 Overview:
4627 """""""""
4628
4629 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4630 a specified number of bits.
4631
4632 Arguments:
4633 """"""""""
4634
4635 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4636 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4637 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4638
4639 Semantics:
4640 """"""""""
4641
4642 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4643 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4644 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4645 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4646 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4647 in ``op2``.
4648
4649 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4650 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4651 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4652 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4653 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4654 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4655 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4656
4657 Example:
4658 """"""""
4659
4660 .. code-block:: llvm
4661
4662       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4663       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4664       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4665       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4666       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4667
4668 '``lshr``' Instruction
4669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4670
4671 Syntax:
4672 """""""
4673
4674 ::
4675
4676       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4677       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4678
4679 Overview:
4680 """""""""
4681
4682 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4683 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4684
4685 Arguments:
4686 """"""""""
4687
4688 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4689 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4690 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4691
4692 Semantics:
4693 """"""""""
4694
4695 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4696 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4697 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4698 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4699 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4700 corresponding shift amount in ``op2``.
4701
4702 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4703 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4704 non-zero.
4705
4706 Example:
4707 """"""""
4708
4709 .. code-block:: llvm
4710
4711       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4712       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4713       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4714       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4715       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4716       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4717
4718 '``ashr``' Instruction
4719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4720
4721 Syntax:
4722 """""""
4723
4724 ::
4725
4726       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4727       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4728
4729 Overview:
4730 """""""""
4731
4732 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4733 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4734 extension.
4735
4736 Arguments:
4737 """"""""""
4738
4739 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4740 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4741 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4742
4743 Semantics:
4744 """"""""""
4745
4746 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4747 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4748 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4749 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4750 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4751 corresponding shift amount in ``op2``.
4752
4753 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4754 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4755 non-zero.
4756
4757 Example:
4758 """"""""
4759
4760 .. code-block:: llvm
4761
4762       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4763       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4764       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4765       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4766       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4767       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4768
4769 '``and``' Instruction
4770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4771
4772 Syntax:
4773 """""""
4774
4775 ::
4776
4777       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4778
4779 Overview:
4780 """""""""
4781
4782 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4783 operands.
4784
4785 Arguments:
4786 """"""""""
4787
4788 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4789 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4790 arguments must have identical types.
4791
4792 Semantics:
4793 """"""""""
4794
4795 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4796
4797 +-----+-----+-----+
4798 | In0 | In1 | Out |
4799 +-----+-----+-----+
4800 |   0 |   0 |   0 |
4801 +-----+-----+-----+
4802 |   0 |   1 |   0 |
4803 +-----+-----+-----+
4804 |   1 |   0 |   0 |
4805 +-----+-----+-----+
4806 |   1 |   1 |   1 |
4807 +-----+-----+-----+
4808
4809 Example:
4810 """"""""
4811
4812 .. code-block:: llvm
4813
4814       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4815       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4816       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4817
4818 '``or``' Instruction
4819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4820
4821 Syntax:
4822 """""""
4823
4824 ::
4825
4826       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4827
4828 Overview:
4829 """""""""
4830
4831 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4832 two operands.
4833
4834 Arguments:
4835 """"""""""
4836
4837 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4838 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4839 arguments must have identical types.
4840
4841 Semantics:
4842 """"""""""
4843
4844 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4845
4846 +-----+-----+-----+
4847 | In0 | In1 | Out |
4848 +-----+-----+-----+
4849 |   0 |   0 |   0 |
4850 +-----+-----+-----+
4851 |   0 |   1 |   1 |
4852 +-----+-----+-----+
4853 |   1 |   0 |   1 |
4854 +-----+-----+-----+
4855 |   1 |   1 |   1 |
4856 +-----+-----+-----+
4857
4858 Example:
4859 """"""""
4860
4861 ::
4862
4863       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4864       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4865       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4866
4867 '``xor``' Instruction
4868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4869
4870 Syntax:
4871 """""""
4872
4873 ::
4874
4875       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4876
4877 Overview:
4878 """""""""
4879
4880 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4881 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4882 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4883
4884 Arguments:
4885 """"""""""
4886
4887 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4888 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4889 arguments must have identical types.
4890
4891 Semantics:
4892 """"""""""
4893
4894 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4895
4896 +-----+-----+-----+
4897 | In0 | In1 | Out |
4898 +-----+-----+-----+
4899 |   0 |   0 |   0 |
4900 +-----+-----+-----+
4901 |   0 |   1 |   1 |
4902 +-----+-----+-----+
4903 |   1 |   0 |   1 |
4904 +-----+-----+-----+
4905 |   1 |   1 |   0 |
4906 +-----+-----+-----+
4907
4908 Example:
4909 """"""""
4910
4911 .. code-block:: llvm
4912
4913       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4914       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4915       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4916       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4917
4918 Vector Operations
4919 -----------------
4920
4921 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4922 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4923 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4924 While LLVM does directly support these vector operations, many
4925 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4926 take full advantage of a specific target.
4927
4928 .. _i_extractelement:
4929
4930 '``extractelement``' Instruction
4931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4932
4933 Syntax:
4934 """""""
4935
4936 ::
4937
4938       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4939
4940 Overview:
4941 """""""""
4942
4943 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4944 from a vector at a specified index.
4945
4946 Arguments:
4947 """"""""""
4948
4949 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4950 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4951 the position from which to extract the element. The index may be a
4952 variable of any integer type.
4953
4954 Semantics:
4955 """"""""""
4956
4957 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4958 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4959 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4960
4961 Example:
4962 """"""""
4963
4964 .. code-block:: llvm
4965
4966       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4967
4968 .. _i_insertelement:
4969
4970 '``insertelement``' Instruction
4971 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4972
4973 Syntax:
4974 """""""
4975
4976 ::
4977
4978       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4979
4980 Overview:
4981 """""""""
4982
4983 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4984 vector at a specified index.
4985
4986 Arguments:
4987 """"""""""
4988
4989 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4990 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4991 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4992 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4993 index may be a variable of any integer type.
4994
4995 Semantics:
4996 """"""""""
4997
4998 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4999 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
5000 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
5001 undefined.
5002
5003 Example:
5004 """"""""
5005
5006 .. code-block:: llvm
5007
5008       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
5009
5010 .. _i_shufflevector:
5011
5012 '``shufflevector``' Instruction
5013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5014
5015 Syntax:
5016 """""""
5017
5018 ::
5019
5020       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
5021
5022 Overview:
5023 """""""""
5024
5025 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
5026 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5027 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5028
5029 Arguments:
5030 """"""""""
5031
5032 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5033 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5034 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5035 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5036 same as the element type of the first two operands.
5037
5038 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5039 constant integer or undef values.
5040
5041 Semantics:
5042 """"""""""
5043
5044 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5045 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5046 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5047 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5048 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5049 only one vector.
5050
5051 Example:
5052 """"""""
5053
5054 .. code-block:: llvm
5055
5056       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5057                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5058       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5059                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5060       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5061                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5062       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5063                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5064
5065 Aggregate Operations
5066 --------------------
5067
5068 LLVM supports several instructions for working with
5069 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5070
5071 .. _i_extractvalue:
5072
5073 '``extractvalue``' Instruction
5074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5075
5076 Syntax:
5077 """""""
5078
5079 ::
5080
5081       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5082
5083 Overview:
5084 """""""""
5085
5086 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5087 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5088
5089 Arguments:
5090 """"""""""
5091
5092 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5093 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5094 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5095 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5096
5097 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5098
5099 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5100    omitted and assumed to be zero.
5101 -  At least one index must be specified.
5102 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5103
5104 Semantics:
5105 """"""""""
5106
5107 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5108 the index operands.
5109
5110 Example:
5111 """"""""
5112
5113 .. code-block:: llvm
5114
5115       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5116
5117 .. _i_insertvalue:
5118
5119 '``insertvalue``' Instruction
5120 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5121
5122 Syntax:
5123 """""""
5124
5125 ::
5126
5127       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5128
5129 Overview:
5130 """""""""
5131
5132 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5133 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5134
5135 Arguments:
5136 """"""""""
5137
5138 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5139 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5140 a first-class value to insert. The following operands are constant
5141 indices indicating the position at which to insert the value in a
5142 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5143 to insert must have the same type as the value identified by the
5144 indices.
5145
5146 Semantics:
5147 """"""""""
5148
5149 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5150 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5151 indices is that of ``elt``.
5152
5153 Example:
5154 """"""""
5155
5156 .. code-block:: llvm
5157
5158       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5159       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5160       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5161
5162 .. _memoryops:
5163
5164 Memory Access and Addressing Operations
5165 ---------------------------------------
5166
5167 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5168 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5169 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5170 memory in LLVM.
5171
5172 .. _i_alloca:
5173
5174 '``alloca``' Instruction
5175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5176
5177 Syntax:
5178 """""""
5179
5180 ::
5181
5182       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5183
5184 Overview:
5185 """""""""
5186
5187 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5188 currently executing function, to be automatically released when this
5189 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5190 generic address space (address space zero).
5191
5192 Arguments:
5193 """"""""""
5194
5195 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5196 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5197 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5198 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5199 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5200 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5201 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5202 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5203 boundary compatible with the type.
5204
5205 '``type``' may be any sized type.
5206
5207 Semantics:
5208 """"""""""
5209
5210 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5211 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5212 memory is automatically released when the function returns. The
5213 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5214 variables that must have an address available. When the function returns
5215 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5216 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5217 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5218 is not specified.
5219
5220 Example:
5221 """"""""
5222
5223 .. code-block:: llvm
5224
5225       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5226       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5227       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5228       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5229
5230 .. _i_load:
5231
5232 '``load``' Instruction
5233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5234
5235 Syntax:
5236 """""""
5237
5238 ::
5239
5240       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>]
5241       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5242       !<index> = !{ i32 1 }
5243
5244 Overview:
5245 """""""""
5246
5247 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5248
5249 Arguments:
5250 """"""""""
5251
5252 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5253 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5254 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5255 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5256 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5257 operations <volatile>`.
5258
5259 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5260 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5261 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5262 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5263 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5264 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5265 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5266 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5267 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5268 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5269 any defined semantics for atomic loads.
5270
5271 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5272 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5273 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5274 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5275 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5276 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5277 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5278 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5279
5280 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5281 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5282 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5283 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5284 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5285 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5286 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5287
5288 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5289 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5290 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5291 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5292 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5293 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable, 
5294 but it does imply that once the location is known dereferenceable 
5295 its value is henceforth unchanging.  
5296
5297 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5298 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5299 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5300 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5301 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5302 on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5303 to loads of a pointer type.  
5304
5305 Semantics:
5306 """"""""""
5307
5308 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5309 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5310 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5311 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5312 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5313 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5314 written using a store of the same type.
5315
5316 Examples:
5317 """""""""
5318
5319 .. code-block:: llvm
5320
5321       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5322       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5323       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5324
5325 .. _i_store:
5326
5327 '``store``' Instruction
5328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5329
5330 Syntax:
5331 """""""
5332
5333 ::
5334
5335       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5336       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5337
5338 Overview:
5339 """""""""
5340
5341 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5342
5343 Arguments:
5344 """"""""""
5345
5346 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5347 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5348 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5349 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5350 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5351 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5352 operations <volatile>`.
5353
5354 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5355 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5356 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5357 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5358 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5359 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5360 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5361 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5362 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5363 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5364 have any defined semantics for atomic stores.
5365
5366 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5367 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5368 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5369 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5370 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5371 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5372 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5373 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5374
5375 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5376 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5377 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5378 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5379 be reused in the cache. The code generator may select special
5380 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5381 x86.
5382
5383 Semantics:
5384 """"""""""
5385
5386 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5387 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5388 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5389 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5390 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5391 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5392 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5393 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5394
5395 Example:
5396 """"""""
5397
5398 .. code-block:: llvm
5399
5400       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5401       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5402       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5403
5404 .. _i_fence:
5405
5406 '``fence``' Instruction
5407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5408
5409 Syntax:
5410 """""""
5411
5412 ::
5413
5414       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5415
5416 Overview:
5417 """""""""
5418
5419 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5420 between operations.
5421
5422 Arguments:
5423 """"""""""
5424
5425 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5426 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5427 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5428
5429 Semantics:
5430 """"""""""
5431
5432 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5433 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5434 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5435 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5436 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5437 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5438 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5439 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5440 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5441 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5442 *happens-before* edge.
5443
5444 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5445 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5446 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5447
5448 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5449 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5450 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5451
5452 Example:
5453 """"""""
5454
5455 .. code-block:: llvm
5456
5457       fence acquire                          ; yields void
5458       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5459
5460 .. _i_cmpxchg:
5461
5462 '``cmpxchg``' Instruction
5463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5464
5465 Syntax:
5466 """""""
5467
5468 ::
5469
5470       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5471
5472 Overview:
5473 """""""""
5474
5475 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5476 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5477 equal, it tries to store a new value into the memory.
5478
5479 Arguments:
5480 """"""""""
5481
5482 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5483 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5484 address, and a new value to place at that address if the compared values
5485 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5486 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5487 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5488 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5489 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5490 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5491 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5492
5493 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5494 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5495 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5496 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5497 ``release`` or ``acq_rel``.
5498
5499 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5500 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5501 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5502 respect to all other code in the system.
5503
5504 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5505 equal to the size in memory of the operand.
5506
5507 Semantics:
5508 """"""""""
5509
5510 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5511 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5512 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5513 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5514
5515 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5516 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5517 matched.
5518
5519 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5520 if the value loaded equals ``cmp``.
5521
5522 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5523 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5524 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5525
5526 Example:
5527 """"""""
5528
5529 .. code-block:: llvm
5530
5531     entry:
5532       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5533       br label %loop
5534
5535     loop:
5536       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5537       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5538       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5539       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5540       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5541       br i1 %success, label %done, label %loop
5542
5543     done:
5544       ...
5545
5546 .. _i_atomicrmw:
5547
5548 '``atomicrmw``' Instruction
5549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5550
5551 Syntax:
5552 """""""
5553
5554 ::
5555
5556       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5557
5558 Overview:
5559 """""""""
5560
5561 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5562
5563 Arguments:
5564 """"""""""
5565
5566 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5567 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5568 operation. The operation must be one of the following keywords:
5569
5570 -  xchg
5571 -  add
5572 -  sub
5573 -  and
5574 -  nand
5575 -  or
5576 -  xor
5577 -  max
5578 -  min
5579 -  umax
5580 -  umin
5581
5582 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5583 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5584 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5585 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5586 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5587 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5588 operations <volatile>`.
5589
5590 Semantics:
5591 """"""""""
5592
5593 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5594 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5595 value at the location is returned. The modification is specified by the
5596 operation argument:
5597
5598 -  xchg: ``*ptr = val``
5599 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5600 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5601 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5602 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5603 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5604 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5605 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5606 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5607 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5608    comparison)
5609 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5610    comparison)
5611
5612 Example:
5613 """"""""
5614
5615 .. code-block:: llvm
5616
5617       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5618
5619 .. _i_getelementptr:
5620
5621 '``getelementptr``' Instruction
5622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5623
5624 Syntax:
5625 """""""
5626
5627 ::
5628
5629       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5630       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5631       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5632
5633 Overview:
5634 """""""""
5635
5636 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5637 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5638 address calculation only and does not access memory.
5639
5640 Arguments:
5641 """"""""""
5642
5643 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5644 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5645 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5646 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5647 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5648 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5649 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5650 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5651 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5652 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5653 would require loading the pointer before continuing calculation.
5654
5655 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5656 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5657 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5658 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5659 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5660 required to be constant. These integers are treated as signed values
5661 where relevant.
5662
5663 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5664 to LLVM:
5665
5666 .. code-block:: c
5667
5668     struct RT {
5669       char A;
5670       int B[10][20];
5671       char C;
5672     };
5673     struct ST {
5674       int X;
5675       double Y;
5676       struct RT Z;
5677     };
5678
5679     int *foo(struct ST *s) {
5680       return &s[1].Z.B[5][13];
5681     }
5682
5683 The LLVM code generated by Clang is:
5684
5685 .. code-block:: llvm
5686
5687     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5688     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5689
5690     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5691     entry:
5692       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5693       ret i32* %arrayidx
5694     }
5695
5696 Semantics:
5697 """"""""""
5698
5699 In the example above, the first index is indexing into the
5700 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5701 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5702 indexes into the third element of the structure, yielding a
5703 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5704 structure. The third index indexes into the second element of the
5705 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5706 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5707 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5708 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5709
5710 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5711 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5712 for the given testcase is equivalent to:
5713
5714 .. code-block:: llvm
5715
5716     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5717       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5718       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5719       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5720       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5721       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5722       ret i32* %t5
5723     }
5724
5725 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5726 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5727 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5728 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5729 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5730 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5731 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5732 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5733 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5734 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5735
5736 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5737 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5738 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5739 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5740 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5741 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5742 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5743 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5744 information.
5745
5746 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5747 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5748
5749 Example:
5750 """"""""
5751
5752 .. code-block:: llvm
5753
5754         ; yields [12 x i8]*:aptr
5755         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5756         ; yields i8*:vptr
5757         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5758         ; yields i8*:eptr
5759         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5760         ; yields i32*:iptr
5761         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5762
5763 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5764 must be a vector with the same number of elements. For example:
5765
5766 .. code-block:: llvm
5767
5768      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5769
5770 Conversion Operations
5771 ---------------------
5772
5773 The instructions in this category are the conversion instructions
5774 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5775 various bit conversions on the operand.
5776
5777 '``trunc .. to``' Instruction
5778 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5779
5780 Syntax:
5781 """""""
5782
5783 ::
5784
5785       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5786
5787 Overview:
5788 """""""""
5789
5790 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5791
5792 Arguments:
5793 """"""""""
5794
5795 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5796 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5797 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5798 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5799 types are not allowed.
5800
5801 Semantics:
5802 """"""""""
5803
5804 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5805 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5806 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5807 It will always truncate bits.
5808
5809 Example:
5810 """"""""
5811
5812 .. code-block:: llvm
5813
5814       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5815       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5816       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5817       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5818
5819 '``zext .. to``' Instruction
5820 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5821
5822 Syntax:
5823 """""""
5824
5825 ::
5826
5827       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5828
5829 Overview:
5830 """""""""
5831
5832 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5833
5834 Arguments:
5835 """"""""""
5836
5837 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5838 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5839 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5840 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5841
5842 Semantics:
5843 """"""""""
5844
5845 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5846 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5847
5848 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5849
5850 Example:
5851 """"""""
5852
5853 .. code-block:: llvm
5854
5855       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5856       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5857       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5858
5859 '``sext .. to``' Instruction
5860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5861
5862 Syntax:
5863 """""""
5864
5865 ::
5866
5867       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5868
5869 Overview:
5870 """""""""
5871
5872 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5873
5874 Arguments:
5875 """"""""""
5876
5877 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5878 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5879 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5880 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5881
5882 Semantics:
5883 """"""""""
5884
5885 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5886 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5887 of the type ``ty2``.
5888
5889 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5890
5891 Example:
5892 """"""""
5893
5894 .. code-block:: llvm
5895
5896       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5897       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5898       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5899
5900 '``fptrunc .. to``' Instruction
5901 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5902
5903 Syntax:
5904 """""""
5905
5906 ::
5907
5908       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5909
5910 Overview:
5911 """""""""
5912
5913 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5914
5915 Arguments:
5916 """"""""""
5917
5918 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5919 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5920 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5921 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5922
5923 Semantics:
5924 """"""""""
5925
5926 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5927 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5928 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5929 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5930
5931 Example:
5932 """"""""
5933
5934 .. code-block:: llvm
5935
5936       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5937       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5938
5939 '``fpext .. to``' Instruction
5940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5941
5942 Syntax:
5943 """""""
5944
5945 ::
5946
5947       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5948
5949 Overview:
5950 """""""""
5951
5952 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5953 point value.
5954
5955 Arguments:
5956 """"""""""
5957
5958 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5959 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5960 to. The source type must be smaller than the destination type.
5961
5962 Semantics:
5963 """"""""""
5964
5965 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5966 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5967 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5968 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5969 *no-op cast* for a floating point cast.
5970
5971 Example:
5972 """"""""
5973
5974 .. code-block:: llvm
5975
5976       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5977       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5978
5979 '``fptoui .. to``' Instruction
5980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5981
5982 Syntax:
5983 """""""
5984
5985 ::
5986
5987       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5988
5989 Overview:
5990 """""""""
5991
5992 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5993 integer equivalent of type ``ty2``.
5994
5995 Arguments:
5996 """"""""""
5997
5998 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5999 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6000 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6001 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6002 type with the same number of elements as ``ty``
6003
6004 Semantics:
6005 """"""""""
6006
6007 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
6008 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6009 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6010 are undefined.
6011
6012 Example:
6013 """"""""
6014
6015 .. code-block:: llvm
6016
6017       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
6018       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
6019       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
6020
6021 '``fptosi .. to``' Instruction
6022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6023
6024 Syntax:
6025 """""""
6026
6027 ::
6028
6029       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6030
6031 Overview:
6032 """""""""
6033
6034 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6035 ``value`` to type ``ty2``.
6036
6037 Arguments:
6038 """"""""""
6039
6040 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6041 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6042 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6043 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6044 type with the same number of elements as ``ty``
6045
6046 Semantics:
6047 """"""""""
6048
6049 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6050 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6051 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6052 are undefined.
6053
6054 Example:
6055 """"""""
6056
6057 .. code-block:: llvm
6058
6059       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6060       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6061       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6062
6063 '``uitofp .. to``' Instruction
6064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6065
6066 Syntax:
6067 """""""
6068
6069 ::
6070
6071       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6072
6073 Overview:
6074 """""""""
6075
6076 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6077 and converts that value to the ``ty2`` type.
6078
6079 Arguments:
6080 """"""""""
6081
6082 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6083 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6084 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6085 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6086 type with the same number of elements as ``ty``
6087
6088 Semantics:
6089 """"""""""
6090
6091 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6092 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6093 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6094 are undefined.
6095
6096 Example:
6097 """"""""
6098
6099 .. code-block:: llvm
6100
6101       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6102       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6103
6104 '``sitofp .. to``' Instruction
6105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6106
6107 Syntax:
6108 """""""
6109
6110 ::
6111
6112       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6113
6114 Overview:
6115 """""""""
6116
6117 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6118 converts that value to the ``ty2`` type.
6119
6120 Arguments:
6121 """"""""""
6122
6123 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6124 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6125 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6126 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6127 type with the same number of elements as ``ty``
6128
6129 Semantics:
6130 """"""""""
6131
6132 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6133 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6134 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6135 undefined.
6136
6137 Example:
6138 """"""""
6139
6140 .. code-block:: llvm
6141
6142       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6143       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6144
6145 .. _i_ptrtoint:
6146
6147 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6149
6150 Syntax:
6151 """""""
6152
6153 ::
6154
6155       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6156
6157 Overview:
6158 """""""""
6159
6160 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6161 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6162
6163 Arguments:
6164 """"""""""
6165
6166 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6167 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6168 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6169 a vector of integers type.
6170
6171 Semantics:
6172 """"""""""
6173
6174 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6175 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6176 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6177 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6178 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6179 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6180 change.
6181
6182 Example:
6183 """"""""
6184
6185 .. code-block:: llvm
6186
6187       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6188       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6189       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6190
6191 .. _i_inttoptr:
6192
6193 '``inttoptr .. to``' Instruction
6194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6195
6196 Syntax:
6197 """""""
6198
6199 ::
6200
6201       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6202
6203 Overview:
6204 """""""""
6205
6206 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6207 pointer type, ``ty2``.
6208
6209 Arguments:
6210 """"""""""
6211
6212 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6213 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6214 type.
6215
6216 Semantics:
6217 """"""""""
6218
6219 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6220 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6221 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6222 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6223 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6224 nothing is done (*no-op cast*).
6225
6226 Example:
6227 """"""""
6228
6229 .. code-block:: llvm
6230
6231       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6232       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6233       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6234       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6235
6236 .. _i_bitcast:
6237
6238 '``bitcast .. to``' Instruction
6239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6240
6241 Syntax:
6242 """""""
6243
6244 ::
6245
6246       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6247
6248 Overview:
6249 """""""""
6250
6251 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6252 changing any bits.
6253
6254 Arguments:
6255 """"""""""
6256
6257 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6258 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6259 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6260 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6261 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6262 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6263 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6264 long as they have the same size).
6265
6266 Semantics:
6267 """"""""""
6268
6269 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6270 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6271 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6272 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6273 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6274 pointers) types with the same address space through this instruction.
6275 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6276 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6277
6278 Example:
6279 """"""""
6280
6281 .. code-block:: llvm
6282
6283       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6284       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6285       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6286       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6287
6288 .. _i_addrspacecast:
6289
6290 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6292
6293 Syntax:
6294 """""""
6295
6296 ::
6297
6298       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6299
6300 Overview:
6301 """""""""
6302
6303 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6304 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6305
6306 Arguments:
6307 """"""""""
6308
6309 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6310 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6311 address space.
6312
6313 Semantics:
6314 """"""""""
6315
6316 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6317 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6318 value modification, depending on the target and the address space
6319 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6320 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6321 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6322 location.
6323
6324 Example:
6325 """"""""
6326
6327 .. code-block:: llvm
6328
6329       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6330       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6331       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6332
6333 .. _otherops:
6334
6335 Other Operations
6336 ----------------
6337
6338 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6339 which defy better classification.
6340
6341 .. _i_icmp:
6342
6343 '``icmp``' Instruction
6344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6345
6346 Syntax:
6347 """""""
6348
6349 ::
6350
6351       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6352
6353 Overview:
6354 """""""""
6355
6356 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6357 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6358 pointer, or pointer vector operands.
6359
6360 Arguments:
6361 """"""""""
6362
6363 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6364 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6365 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6366
6367 #. ``eq``: equal
6368 #. ``ne``: not equal
6369 #. ``ugt``: unsigned greater than
6370 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6371 #. ``ult``: unsigned less than
6372 #. ``ule``: unsigned less or equal
6373 #. ``sgt``: signed greater than
6374 #. ``sge``: signed greater or equal
6375 #. ``slt``: signed less than
6376 #. ``sle``: signed less or equal
6377
6378 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6379 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6380 must also be identical types.
6381
6382 Semantics:
6383 """"""""""
6384
6385 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6386 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6387 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6388
6389 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6390    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6391 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6392    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6393 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6394    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6395 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6396    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6397 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6398    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6399 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6400    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6401 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6402    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6403 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6404    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6405 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6406    if ``op1`` is less than ``op2``.
6407 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6408    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6409
6410 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6411 are compared as if they were integers.
6412
6413 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6414 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6415 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6416
6417 Example:
6418 """"""""
6419
6420 .. code-block:: llvm
6421
6422       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6423       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6424       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6425       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6426       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6427       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6428
6429 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6430 ``icmp`` instruction.
6431
6432 .. _i_fcmp:
6433
6434 '``fcmp``' Instruction
6435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6436
6437 Syntax:
6438 """""""
6439
6440 ::
6441
6442       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6443
6444 Overview:
6445 """""""""
6446
6447 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6448 values based on comparison of its operands.
6449
6450 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6451 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6452
6453 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6454 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6455 compared.
6456
6457 Arguments:
6458 """"""""""
6459
6460 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6461 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6462 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6463
6464 #. ``false``: no comparison, always returns false
6465 #. ``oeq``: ordered and equal
6466 #. ``ogt``: ordered and greater than
6467 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6468 #. ``olt``: ordered and less than
6469 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6470 #. ``one``: ordered and not equal
6471 #. ``ord``: ordered (no nans)
6472 #. ``ueq``: unordered or equal
6473 #. ``ugt``: unordered or greater than
6474 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6475 #. ``ult``: unordered or less than
6476 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6477 #. ``une``: unordered or not equal
6478 #. ``uno``: unordered (either nans)
6479 #. ``true``: no comparison, always returns true
6480
6481 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6482 that either operand may be a QNAN.
6483
6484 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6485 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6486 type. They must have identical types.
6487
6488 Semantics:
6489 """"""""""
6490
6491 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6492 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6493 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6494 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6495
6496 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6497 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6498    is equal to ``op2``.
6499 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6500    is greater than ``op2``.
6501 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6502    is greater than or equal to ``op2``.
6503 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6504    is less than ``op2``.
6505 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6506    is less than or equal to ``op2``.
6507 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6508    is not equal to ``op2``.
6509 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6510 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6511    equal to ``op2``.
6512 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6513    greater than ``op2``.
6514 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6515    greater than or equal to ``op2``.
6516 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6517    less than ``op2``.
6518 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6519    less than or equal to ``op2``.
6520 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6521    not equal to ``op2``.
6522 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6523 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6524
6525 Example:
6526 """"""""
6527
6528 .. code-block:: llvm
6529
6530       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6531       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6532       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6533       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6534
6535 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6536 ``fcmp`` instruction.
6537
6538 .. _i_phi:
6539
6540 '``phi``' Instruction
6541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6542
6543 Syntax:
6544 """""""
6545
6546 ::
6547
6548       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6549
6550 Overview:
6551 """""""""
6552
6553 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6554 graph representing the function.
6555
6556 Arguments:
6557 """"""""""
6558
6559 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6560 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6561 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6562 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6563 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6564 label arguments.
6565
6566 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6567 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6568 block.
6569
6570 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6571 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6572 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6573 instruction's return value on the same edge).
6574
6575 Semantics:
6576 """"""""""
6577
6578 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6579 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6580 executed just prior to the current block.
6581
6582 Example:
6583 """"""""
6584
6585 .. code-block:: llvm
6586
6587     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6588       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6589       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6590       br label %Loop
6591
6592 .. _i_select:
6593
6594 '``select``' Instruction
6595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6596
6597 Syntax:
6598 """""""
6599
6600 ::
6601
6602       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6603
6604       selty is either i1 or {<N x i1>}
6605
6606 Overview:
6607 """""""""
6608
6609 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6610 condition, without IR-level branching.
6611
6612 Arguments:
6613 """"""""""
6614
6615 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6616 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6617 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6618 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6619 elements.
6620
6621 Semantics:
6622 """"""""""
6623
6624 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6625 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6626 argument.
6627
6628 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6629 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6630
6631 Example:
6632 """"""""
6633
6634 .. code-block:: llvm
6635
6636       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6637
6638 .. _i_call:
6639
6640 '``call``' Instruction
6641 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6642
6643 Syntax:
6644 """""""
6645
6646 ::
6647
6648       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6649
6650 Overview:
6651 """""""""
6652
6653 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6654
6655 Arguments:
6656 """"""""""
6657
6658 This instruction requires several arguments:
6659
6660 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6661    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6662    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6663    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6664    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6665
6666    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6667       recursive cycle in the call graph.
6668    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6669       forwarded in place.
6670
6671    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6672    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6673    rules:
6674
6675    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6676      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6677    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6678      produced by the call or void.
6679    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6680      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6681      in address space.
6682    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6683    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6684      returned, and inalloca, must match.
6685    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
6686      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
6687      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
6688
6689    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6690    the following conditions are met:
6691
6692    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6693    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6694       uses value of call or is void).
6695    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6696       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6697    -  `Platform-specific constraints are
6698       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6699
6700 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6701    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6702    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6703    calling convention of the call must match the calling convention of
6704    the target function, or else the behavior is undefined.
6705 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6706    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6707    are valid here.
6708 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6709    type of the return value. Functions that return no value are marked
6710    ``void``.
6711 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6712    being invoked. The argument types must match the types implied by
6713    this signature. This type can be omitted if the function is not
6714    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6715    function.
6716 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6717    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6718    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6719    to function value.
6720 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6721    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6722    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6723    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6724    extra arguments can be specified.
6725 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6726    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6727    attributes are valid here.
6728
6729 Semantics:
6730 """"""""""
6731
6732 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6733 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6734 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6735 flow continues with the instruction after the function call, and the
6736 return value of the function is bound to the result argument.
6737
6738 Example:
6739 """"""""
6740
6741 .. code-block:: llvm
6742
6743       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6744       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6745       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6746       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6747       call void %foo(i8 97 signext)
6748
6749       %struct.A = type { i32, i8 }
6750       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6751       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6752       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6753       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6754       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6755
6756 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6757 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6758 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6759 This is something we'd like to change in the future to provide better
6760 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6761
6762 .. _i_va_arg:
6763
6764 '``va_arg``' Instruction
6765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6766
6767 Syntax:
6768 """""""
6769
6770 ::
6771
6772       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6773
6774 Overview:
6775 """""""""
6776
6777 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6778 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6779 the ``va_arg`` macro in C.
6780
6781 Arguments:
6782 """"""""""
6783
6784 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6785 argument. It returns a value of the specified argument type and
6786 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6787 type of ``va_list`` is target specific.
6788
6789 Semantics:
6790 """"""""""
6791
6792 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6793 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6794 the next argument. For more information, see the variable argument
6795 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6796
6797 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6798 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6799 function.
6800
6801 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6802 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6803
6804 Example:
6805 """"""""
6806
6807 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6808
6809 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6810 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6811 types on any target.
6812
6813 .. _i_landingpad:
6814
6815 '``landingpad``' Instruction
6816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6817
6818 Syntax:
6819 """""""
6820
6821 ::
6822
6823       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6824       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6825
6826       <clause> := catch <type> <value>
6827       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6828
6829 Overview:
6830 """""""""
6831
6832 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6833 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6834 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6835 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6836 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6837 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6838
6839 Arguments:
6840 """"""""""
6841
6842 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6843 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6844 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6845
6846 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6847 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6848 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6849 clause takes an array constant as its argument. Use
6850 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6851 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6852 the ``cleanup`` flag.
6853
6854 Semantics:
6855 """"""""""
6856
6857 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6858 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6859 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6860 calling conventions, how the personality function results are
6861 represented in LLVM IR is target specific.
6862
6863 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6864 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6865 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6866 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6867 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6868 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6869 unwinding continues further up the call stack.
6870
6871 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6872
6873 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6874    of an '``invoke``' instruction.
6875 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6876    first non-PHI instruction.
6877 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6878    pad block.
6879 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6880    '``landingpad``' instruction.
6881 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6882    personality function.
6883
6884 Example:
6885 """"""""
6886
6887 .. code-block:: llvm
6888
6889       ;; A landing pad which can catch an integer.
6890       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6891                catch i8** @_ZTIi
6892       ;; A landing pad that is a cleanup.
6893       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6894                cleanup
6895       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6896       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6897                catch i8** @_ZTIi
6898                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6899
6900 .. _intrinsics:
6901
6902 Intrinsic Functions
6903 ===================
6904
6905 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6906 have well known names and semantics and are required to follow certain
6907 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6908 for the LLVM language that does not require changing all of the
6909 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6910 reader/writer, the parser, etc...).
6911
6912 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6913 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6914 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6915 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6916 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6917 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6918 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6919 are added that they be documented here.
6920
6921 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6922 represents a family of functions that perform the same operation but on
6923 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6924 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6925 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6926 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6927 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6928 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6929 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6930 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6931 argument or the result.
6932
6933 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6934 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6935 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6936 whose type is matched against another type do not. For example, the
6937 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6938 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6939 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6940 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6941 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6942 type is matched against the return type, it does not require its own
6943 name suffix.
6944
6945 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6946 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6947
6948 .. _int_varargs:
6949
6950 Variable Argument Handling Intrinsics
6951 -------------------------------------
6952
6953 Variable argument support is defined in LLVM with the
6954 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6955 functions. These functions are related to the similarly named macros
6956 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6957
6958 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6959 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6960 does not define what this type is, so all transformations should be
6961 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6962
6963 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6964 variable argument handling intrinsic functions are used.
6965
6966 .. code-block:: llvm
6967
6968     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
6969     ; it is merely an i8*.
6970     %struct.va_list = type { i8* }
6971
6972     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
6973     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
6974
6975     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6976       ; Initialize variable argument processing
6977       %ap = alloca %struct.va_list
6978       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
6979       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6980
6981       ; Read a single integer argument
6982       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
6983
6984       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6985       %aq = alloca i8*
6986       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6987       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6988       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6989
6990       ; Stop processing of arguments.
6991       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6992       ret i32 %tmp
6993     }
6994
6995     declare void @llvm.va_start(i8*)
6996     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6997     declare void @llvm.va_end(i8*)
6998
6999 .. _int_va_start:
7000
7001 '``llvm.va_start``' Intrinsic
7002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7003
7004 Syntax:
7005 """""""
7006
7007 ::
7008
7009       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
7010
7011 Overview:
7012 """""""""
7013
7014 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
7015 subsequent use by ``va_arg``.
7016
7017 Arguments:
7018 """"""""""
7019
7020 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7021
7022 Semantics:
7023 """"""""""
7024
7025 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
7026 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7027 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7028 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7029 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7030 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7031 that out.
7032
7033 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7035
7036 Syntax:
7037 """""""
7038
7039 ::
7040
7041       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7042
7043 Overview:
7044 """""""""
7045
7046 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7047 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7048
7049 Arguments:
7050 """"""""""
7051
7052 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7053
7054 Semantics:
7055 """"""""""
7056
7057 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7058 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7059 element to which the argument points. Calls to
7060 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7061 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7062 ``llvm.va_end``.
7063
7064 .. _int_va_copy:
7065
7066 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7068
7069 Syntax:
7070 """""""
7071
7072 ::
7073
7074       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7075
7076 Overview:
7077 """""""""
7078
7079 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7080 from the source argument list to the destination argument list.
7081
7082 Arguments:
7083 """"""""""
7084
7085 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7086 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7087
7088 Semantics:
7089 """"""""""
7090
7091 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7092 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7093 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7094 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7095 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7096
7097 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7098 --------------------------------------
7099
7100 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7101 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
7102 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7103 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7104 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7105 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
7106 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7107 details, see `Accurate Garbage Collection with
7108 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7109
7110 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
7111 address space (address space zero).
7112
7113 .. _int_gcroot:
7114
7115 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7117
7118 Syntax:
7119 """""""
7120
7121 ::
7122
7123       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7124
7125 Overview:
7126 """""""""
7127
7128 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7129 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7130
7131 Arguments:
7132 """"""""""
7133
7134 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7135 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7136 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7137 root.
7138
7139 Semantics:
7140 """"""""""
7141
7142 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7143 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7144 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7145 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7146 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7147
7148 .. _int_gcread:
7149
7150 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7152
7153 Syntax:
7154 """""""
7155
7156 ::
7157
7158       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7159
7160 Overview:
7161 """""""""
7162
7163 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7164 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7165 barriers.
7166
7167 Arguments:
7168 """"""""""
7169
7170 The second argument is the address to read from, which should be an
7171 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7172 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7173 runtime (otherwise null).
7174
7175 Semantics:
7176 """"""""""
7177
7178 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7179 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7180 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7181 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7182 algorithm <gc>`.
7183
7184 .. _int_gcwrite:
7185
7186 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7188
7189 Syntax:
7190 """""""
7191
7192 ::
7193
7194       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7195
7196 Overview:
7197 """""""""
7198
7199 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7200 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7201 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7202
7203 Arguments:
7204 """"""""""
7205
7206 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7207 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7208 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7209 object, Obj may be null.
7210
7211 Semantics:
7212 """"""""""
7213
7214 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7215 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7216 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7217 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7218 algorithm <gc>`.
7219
7220 Code Generator Intrinsics
7221 -------------------------
7222
7223 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7224 may only be implemented with code generator support.
7225
7226 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7228
7229 Syntax:
7230 """""""
7231
7232 ::
7233
7234       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7235
7236 Overview:
7237 """""""""
7238
7239 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7240 target-specific value indicating the return address of the current
7241 function or one of its callers.
7242
7243 Arguments:
7244 """"""""""
7245
7246 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7247 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7248 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7249 value.
7250
7251 Semantics:
7252 """"""""""
7253
7254 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7255 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7256 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7257 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7258 used for debugging purposes.
7259
7260 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7261 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7262 of the obvious source-language caller.
7263
7264 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7266
7267 Syntax:
7268 """""""
7269
7270 ::
7271
7272       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7273
7274 Overview:
7275 """""""""
7276
7277 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7278 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7279
7280 Arguments:
7281 """"""""""
7282
7283 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7284 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7285 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7286 value.
7287
7288 Semantics:
7289 """"""""""
7290
7291 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7292 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7293 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7294 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7295 used for debugging purposes.
7296
7297 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7298 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7299 of the obvious source-language caller.
7300
7301 '``llvm.frameallocate``' and '``llvm.framerecover``' Intrinsics
7302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7303
7304 Syntax:
7305 """""""
7306
7307 ::
7308
7309       declare i8* @llvm.frameallocate(i32 %size)
7310       declare i8* @llvm.framerecover(i8* %func, i8* %fp)
7311
7312 Overview:
7313 """""""""
7314
7315 The '``llvm.frameallocate``' intrinsic allocates stack memory at some fixed
7316 offset from the frame pointer, and the '``llvm.framerecover``'
7317 intrinsic applies that offset to a live frame pointer to recover the address of
7318 the allocation. The offset is computed during frame layout of the caller of
7319 ``llvm.frameallocate``.
7320
7321 Arguments:
7322 """"""""""
7323
7324 The ``size`` argument to '``llvm.frameallocate``' must be a constant integer
7325 indicating the amount of stack memory to allocate. As with allocas, allocating
7326 zero bytes is legal, but the result is undefined.
7327
7328 The ``func`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a constant
7329 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
7330 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
7331 other modules.
7332
7333 The ``fp`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a frame
7334 pointer of a call frame that is currently live. The return value of
7335 '``llvm.frameaddress``' is one way to produce such a value, but most platforms
7336 also expose the frame pointer through stack unwinding mechanisms.
7337
7338 Semantics:
7339 """"""""""
7340
7341 These intrinsics allow a group of functions to access one stack memory
7342 allocation in an ancestor stack frame. The memory returned from
7343 '``llvm.frameallocate``' may be allocated prior to stack realignment, so the
7344 memory is only aligned to the ABI-required stack alignment.  Each function may
7345 only call '``llvm.frameallocate``' one or zero times from the function entry
7346 block.  The frame allocation intrinsic inhibits inlining, as any frame
7347 allocations in the inlined function frame are likely to be at a different
7348 offset from the one used by '``llvm.framerecover``' called with the
7349 uninlined function.
7350
7351 .. _int_read_register:
7352 .. _int_write_register:
7353
7354 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7356
7357 Syntax:
7358 """""""
7359
7360 ::
7361
7362       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7363       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7364       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7365       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7366       !0 = !{!"sp\00"}
7367
7368 Overview:
7369 """""""""
7370
7371 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7372 provides access to the named register. The register must be valid on
7373 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7374 with the register being read.
7375
7376 Semantics:
7377 """"""""""
7378
7379 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7380 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7381 the current value of the register, where possible.
7382
7383 This is useful to implement named register global variables that need
7384 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7385 bare-metal programs including OS kernels.
7386
7387 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7388 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7389 allocatable registers are not supported.
7390
7391 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7392 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7393 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7394 registers.
7395
7396 .. _int_stacksave:
7397
7398 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7400
7401 Syntax:
7402 """""""
7403
7404 ::
7405
7406       declare i8* @llvm.stacksave()
7407
7408 Overview:
7409 """""""""
7410
7411 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7412 of the function stack, for use with
7413 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7414 implementing language features like scoped automatic variable sized
7415 arrays in C99.
7416
7417 Semantics:
7418 """"""""""
7419
7420 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7421 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7422 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7423 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7424 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7425 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7426 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7427
7428 .. _int_stackrestore:
7429
7430 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7432
7433 Syntax:
7434 """""""
7435
7436 ::
7437
7438       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7439
7440 Overview:
7441 """""""""
7442
7443 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7444 the function stack to the state it was in when the corresponding
7445 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7446 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7447 sized arrays in C99.
7448
7449 Semantics:
7450 """"""""""
7451
7452 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7453
7454 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7456
7457 Syntax:
7458 """""""
7459
7460 ::
7461
7462       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7463
7464 Overview:
7465 """""""""
7466
7467 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7468 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7469 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7470 its performance characteristics.
7471
7472 Arguments:
7473 """"""""""
7474
7475 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7476 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7477 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7478 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7479 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7480 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7481 arguments must be constant integers.
7482
7483 Semantics:
7484 """"""""""
7485
7486 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7487 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7488 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7489 the processor cache for better performance.
7490
7491 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7493
7494 Syntax:
7495 """""""
7496
7497 ::
7498
7499       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7500
7501 Overview:
7502 """""""""
7503
7504 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7505 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7506 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7507 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7508 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7509 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7510 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7511 allow correlations of simulation runs.
7512
7513 Arguments:
7514 """"""""""
7515
7516 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7517
7518 Semantics:
7519 """"""""""
7520
7521 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7522 that do not support this intrinsic may ignore it.
7523
7524 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7526
7527 Syntax:
7528 """""""
7529
7530 ::
7531
7532       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7533
7534 Overview:
7535 """""""""
7536
7537 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7538 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7539 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7540 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7541 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7542 timings.
7543
7544 Semantics:
7545 """"""""""
7546
7547 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7548 memory. Implementations are allowed to either return a application
7549 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7550 is lowered to a constant 0.
7551
7552 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7553 running at and the host platform.
7554
7555 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7557
7558 Syntax:
7559 """""""
7560
7561 ::
7562
7563       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7564
7565 Overview:
7566 """""""""
7567
7568 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7569 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7570 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7571 flushes the instruction cache.
7572
7573 Semantics:
7574 """"""""""
7575
7576 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7577 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7578 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7579 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7580 privileges.
7581
7582 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7583 time library.
7584
7585 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7586 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7587
7588 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
7589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7590
7591 Syntax:
7592 """""""
7593
7594 ::
7595
7596       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
7597                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
7598
7599 Overview:
7600 """""""""
7601
7602 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
7603 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
7604 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
7605 program at runtime.
7606
7607 Arguments:
7608 """"""""""
7609
7610 The first argument is a pointer to a global variable containing the
7611 name of the entity being instrumented. This should generally be the
7612 (mangled) function name for a set of counters.
7613
7614 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
7615 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
7616 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
7617 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
7618 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
7619
7620 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
7621 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
7622
7623 Semantics:
7624 """"""""""
7625
7626 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
7627 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
7628 structures and the code to increment the appropriate value, in a
7629 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
7630 the ``llvm-profdata`` tool.
7631
7632 Standard C Library Intrinsics
7633 -----------------------------
7634
7635 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7636 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7637 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7638 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7639
7640 .. _int_memcpy:
7641
7642 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7644
7645 Syntax:
7646 """""""
7647
7648 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7649 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7650 support all bit widths however.
7651
7652 ::
7653
7654       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7655                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7656       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7657                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7658
7659 Overview:
7660 """""""""
7661
7662 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7663 source location to the destination location.
7664
7665 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7666 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7667 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7668
7669 Arguments:
7670 """"""""""
7671
7672 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7673 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7674 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7675 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7676 boolean indicating a volatile access.
7677
7678 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7679 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7680 are aligned to that boundary.
7681
7682 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7683 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7684 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7685
7686 Semantics:
7687 """"""""""
7688
7689 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7690 source location to the destination location, which are not allowed to
7691 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7692 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7693 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7694
7695 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7697
7698 Syntax:
7699 """""""
7700
7701 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7702 bit width and for different address space. Not all targets support all
7703 bit widths however.
7704
7705 ::
7706
7707       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7708                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7709       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7710                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7711
7712 Overview:
7713 """""""""
7714
7715 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7716 source location to the destination location. It is similar to the
7717 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7718 overlap.
7719
7720 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7721 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7722 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7723
7724 Arguments:
7725 """"""""""
7726
7727 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7728 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7729 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7730 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7731 boolean indicating a volatile access.
7732
7733 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7734 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7735 aligned to that boundary.
7736
7737 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7738 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7739 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7740
7741 Semantics:
7742 """"""""""
7743
7744 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7745 source location to the destination location, which may overlap. It
7746 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7747 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7748 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7749
7750 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7752
7753 Syntax:
7754 """""""
7755
7756 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7757 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7758 support all bit widths.
7759
7760 ::
7761
7762       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7763                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7764       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7765                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7766
7767 Overview:
7768 """""""""
7769
7770 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7771 particular byte value.
7772
7773 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7774 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7775 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7776
7777 Arguments:
7778 """"""""""
7779
7780 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7781 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7782 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7783 argument is the known alignment of the destination location.
7784
7785 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7786 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7787 that boundary.
7788
7789 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7790 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7791 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7792
7793 Semantics:
7794 """"""""""
7795
7796 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7797 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7798 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7799 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7800
7801 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7803
7804 Syntax:
7805 """""""
7806
7807 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7808 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7809 all types however.
7810
7811 ::
7812
7813       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7814       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7815       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7816       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7817       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7818
7819 Overview:
7820 """""""""
7821
7822 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7823 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7824 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7825 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7826 because there is no need to worry about errno being set).
7827 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7828
7829 Arguments:
7830 """"""""""
7831
7832 The argument and return value are floating point numbers of the same
7833 type.
7834
7835 Semantics:
7836 """"""""""
7837
7838 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7839 nonnegative floating point number.
7840
7841 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7843
7844 Syntax:
7845 """""""
7846
7847 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7848 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7849 all types however.
7850
7851 ::
7852
7853       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7854       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7855       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7856       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7857       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7858
7859 Overview:
7860 """""""""
7861
7862 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7863 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7864 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7865 used, the second argument remains a scalar integer value.
7866
7867 Arguments:
7868 """"""""""
7869
7870 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7871 raise to that power.
7872
7873 Semantics:
7874 """"""""""
7875
7876 This function returns the first value raised to the second power with an
7877 unspecified sequence of rounding operations.
7878
7879 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7881
7882 Syntax:
7883 """""""
7884
7885 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7886 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7887 all types however.
7888
7889 ::
7890
7891       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7892       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7893       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7894       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7895       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7896
7897 Overview:
7898 """""""""
7899
7900 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7901
7902 Arguments:
7903 """"""""""
7904
7905 The argument and return value are floating point numbers of the same
7906 type.
7907
7908 Semantics:
7909 """"""""""
7910
7911 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7912 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7913 conditions in the same way.
7914
7915 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7917
7918 Syntax:
7919 """""""
7920
7921 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7922 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7923 all types however.
7924
7925 ::
7926
7927       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7928       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7929       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7930       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7931       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7932
7933 Overview:
7934 """""""""
7935
7936 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7937
7938 Arguments:
7939 """"""""""
7940
7941 The argument and return value are floating point numbers of the same
7942 type.
7943
7944 Semantics:
7945 """"""""""
7946
7947 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7948 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7949 conditions in the same way.
7950
7951 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7953
7954 Syntax:
7955 """""""
7956
7957 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7958 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7959 all types however.
7960
7961 ::
7962
7963       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7964       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7965       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7966       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7967       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7968
7969 Overview:
7970 """""""""
7971
7972 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7973 specified (positive or negative) power.
7974
7975 Arguments:
7976 """"""""""
7977
7978 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7979 to raise to that power.
7980
7981 Semantics:
7982 """"""""""
7983
7984 This function returns the first value raised to the second power,
7985 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7986 handles error conditions in the same way.
7987
7988 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7990
7991 Syntax:
7992 """""""
7993
7994 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7995 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7996 all types however.
7997
7998 ::
7999
8000       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
8001       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
8002       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
8003       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
8004       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8005
8006 Overview:
8007 """""""""
8008
8009 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
8010
8011 Arguments:
8012 """"""""""
8013
8014 The argument and return value are floating point numbers of the same
8015 type.
8016
8017 Semantics:
8018 """"""""""
8019
8020 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
8021 would, and handles error conditions in the same way.
8022
8023 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
8024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8025
8026 Syntax:
8027 """""""
8028
8029 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
8030 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8031 all types however.
8032
8033 ::
8034
8035       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
8036       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
8037       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
8038       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
8039       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8040
8041 Overview:
8042 """""""""
8043
8044 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
8045
8046 Arguments:
8047 """"""""""
8048
8049 The argument and return value are floating point numbers of the same
8050 type.
8051
8052 Semantics:
8053 """"""""""
8054
8055 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
8056 would, and handles error conditions in the same way.
8057
8058 '``llvm.log.*``' Intrinsic
8059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8060
8061 Syntax:
8062 """""""
8063
8064 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
8065 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8066 all types however.
8067
8068 ::
8069
8070       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
8071       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
8072       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
8073       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
8074       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8075
8076 Overview:
8077 """""""""
8078
8079 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8080
8081 Arguments:
8082 """"""""""
8083
8084 The argument and return value are floating point numbers of the same
8085 type.
8086
8087 Semantics:
8088 """"""""""
8089
8090 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8091 would, and handles error conditions in the same way.
8092
8093 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8095
8096 Syntax:
8097 """""""
8098
8099 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8100 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8101 all types however.
8102
8103 ::
8104
8105       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8106       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8107       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8108       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8109       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8110
8111 Overview:
8112 """""""""
8113
8114 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8115
8116 Arguments:
8117 """"""""""
8118
8119 The argument and return value are floating point numbers of the same
8120 type.
8121
8122 Semantics:
8123 """"""""""
8124
8125 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8126 would, and handles error conditions in the same way.
8127
8128 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8130
8131 Syntax:
8132 """""""
8133
8134 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8135 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8136 all types however.
8137
8138 ::
8139
8140       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8141       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8142       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8143       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8144       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8145
8146 Overview:
8147 """""""""
8148
8149 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8150
8151 Arguments:
8152 """"""""""
8153
8154 The argument and return value are floating point numbers of the same
8155 type.
8156
8157 Semantics:
8158 """"""""""
8159
8160 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8161 would, and handles error conditions in the same way.
8162
8163 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8165
8166 Syntax:
8167 """""""
8168
8169 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8170 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8171 all types however.
8172
8173 ::
8174
8175       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8176       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8177       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8178       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8179       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8180
8181 Overview:
8182 """""""""
8183
8184 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8185 operation.
8186
8187 Arguments:
8188 """"""""""
8189
8190 The argument and return value are floating point numbers of the same
8191 type.
8192
8193 Semantics:
8194 """"""""""
8195
8196 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8197 would, and does not set errno.
8198
8199 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8201
8202 Syntax:
8203 """""""
8204
8205 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8206 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8207 all types however.
8208
8209 ::
8210
8211       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8212       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8213       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8214       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8215       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8216
8217 Overview:
8218 """""""""
8219
8220 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8221 operand.
8222
8223 Arguments:
8224 """"""""""
8225
8226 The argument and return value are floating point numbers of the same
8227 type.
8228
8229 Semantics:
8230 """"""""""
8231
8232 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8233 would, and handles error conditions in the same way.
8234
8235 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8237
8238 Syntax:
8239 """""""
8240
8241 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8242 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8243 all types however.
8244
8245 ::
8246
8247       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8248       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8249       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8250       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8251       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8252
8253 Overview:
8254 """""""""
8255
8256 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8257 arguments.
8258
8259
8260 Arguments:
8261 """"""""""
8262
8263 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8264 type.
8265
8266 Semantics:
8267 """"""""""
8268
8269 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8270 fmin.
8271
8272 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8273 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8274 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8275 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8276
8277 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8279
8280 Syntax:
8281 """""""
8282
8283 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8284 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8285 all types however.
8286
8287 ::
8288
8289       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8290       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8291       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8292       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8293       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8294
8295 Overview:
8296 """""""""
8297
8298 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8299 arguments.
8300
8301
8302 Arguments:
8303 """"""""""
8304
8305 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8306 type.
8307
8308 Semantics:
8309 """"""""""
8310 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8311 fmax.
8312
8313 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8314 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8315 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8316 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8317
8318 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8320
8321 Syntax:
8322 """""""
8323
8324 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8325 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8326 all types however.
8327
8328 ::
8329
8330       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8331       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8332       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8333       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8334       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8335
8336 Overview:
8337 """""""""
8338
8339 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8340 first operand and the sign of the second operand.
8341
8342 Arguments:
8343 """"""""""
8344
8345 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8346 type.
8347
8348 Semantics:
8349 """"""""""
8350
8351 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8352 functions would, and handles error conditions in the same way.
8353
8354 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8356
8357 Syntax:
8358 """""""
8359
8360 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8361 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8362 all types however.
8363
8364 ::
8365
8366       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8367       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8368       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8369       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8370       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8371
8372 Overview:
8373 """""""""
8374
8375 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8376
8377 Arguments:
8378 """"""""""
8379
8380 The argument and return value are floating point numbers of the same
8381 type.
8382
8383 Semantics:
8384 """"""""""
8385
8386 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8387 would, and handles error conditions in the same way.
8388
8389 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8391
8392 Syntax:
8393 """""""
8394
8395 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8396 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8397 all types however.
8398
8399 ::
8400
8401       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8402       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8403       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8404       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8405       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8406
8407 Overview:
8408 """""""""
8409
8410 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8411
8412 Arguments:
8413 """"""""""
8414
8415 The argument and return value are floating point numbers of the same
8416 type.
8417
8418 Semantics:
8419 """"""""""
8420
8421 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8422 would, and handles error conditions in the same way.
8423
8424 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8426
8427 Syntax:
8428 """""""
8429
8430 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8431 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8432 all types however.
8433
8434 ::
8435
8436       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8437       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8438       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8439       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8440       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8441
8442 Overview:
8443 """""""""
8444
8445 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8446 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8447
8448 Arguments:
8449 """"""""""
8450
8451 The argument and return value are floating point numbers of the same
8452 type.
8453
8454 Semantics:
8455 """"""""""
8456
8457 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8458 would, and handles error conditions in the same way.
8459
8460 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8462
8463 Syntax:
8464 """""""
8465
8466 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8467 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8468 all types however.
8469
8470 ::
8471
8472       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8473       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8474       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8475       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8476       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8477
8478 Overview:
8479 """""""""
8480
8481 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8482 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8483 operand isn't an integer.
8484
8485 Arguments:
8486 """"""""""
8487
8488 The argument and return value are floating point numbers of the same
8489 type.
8490
8491 Semantics:
8492 """"""""""
8493
8494 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8495 would, and handles error conditions in the same way.
8496
8497 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8499
8500 Syntax:
8501 """""""
8502
8503 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8504 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8505 all types however.
8506
8507 ::
8508
8509       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8510       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8511       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8512       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8513       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8514
8515 Overview:
8516 """""""""
8517
8518 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8519 nearest integer.
8520
8521 Arguments:
8522 """"""""""
8523
8524 The argument and return value are floating point numbers of the same
8525 type.
8526
8527 Semantics:
8528 """"""""""
8529
8530 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8531 functions would, and handles error conditions in the same way.
8532
8533 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8535
8536 Syntax:
8537 """""""
8538
8539 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8540 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8541 all types however.
8542
8543 ::
8544
8545       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8546       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8547       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8548       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8549       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8550
8551 Overview:
8552 """""""""
8553
8554 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8555 nearest integer.
8556
8557 Arguments:
8558 """"""""""
8559
8560 The argument and return value are floating point numbers of the same
8561 type.
8562
8563 Semantics:
8564 """"""""""
8565
8566 This function returns the same values as the libm ``round``
8567 functions would, and handles error conditions in the same way.
8568
8569 Bit Manipulation Intrinsics
8570 ---------------------------
8571
8572 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8573 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8574
8575 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8577
8578 Syntax:
8579 """""""
8580
8581 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8582 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8583
8584 ::
8585
8586       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8587       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8588       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8589
8590 Overview:
8591 """""""""
8592
8593 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8594 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8595 These are useful for performing operations on data that is not in the
8596 target's native byte order.
8597
8598 Semantics:
8599 """"""""""
8600
8601 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8602 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8603 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8604 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8605 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8606 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8607 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8608 respectively).
8609
8610 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8612
8613 Syntax:
8614 """""""
8615
8616 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8617 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8618 support all bit widths or vector types, however.
8619
8620 ::
8621
8622       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8623       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8624       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8625       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8626       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8627       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8628
8629 Overview:
8630 """""""""
8631
8632 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8633 in a value.
8634
8635 Arguments:
8636 """"""""""
8637
8638 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8639 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8640 match the argument type.
8641
8642 Semantics:
8643 """"""""""
8644
8645 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8646 each element of a vector.
8647
8648 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8649 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8650
8651 Syntax:
8652 """""""
8653
8654 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8655 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8656 targets support all bit widths or vector types, however.
8657
8658 ::
8659
8660       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8661       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8662       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8663       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8664       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8665       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8666
8667 Overview:
8668 """""""""
8669
8670 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8671 leading zeros in a variable.
8672
8673 Arguments:
8674 """"""""""
8675
8676 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8677 any integer type, or a vector with integer element type. The return
8678 type must match the first argument type.
8679
8680 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8681 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8682 defined result. Historically some architectures did not provide a
8683 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8684 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8685
8686 Semantics:
8687 """"""""""
8688
8689 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8690 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8691 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8692 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8693 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8694
8695 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8697
8698 Syntax:
8699 """""""
8700
8701 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8702 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8703 support all bit widths or vector types, however.
8704
8705 ::
8706
8707       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8708       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8709       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8710       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8711       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8712       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8713
8714 Overview:
8715 """""""""
8716
8717 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8718 trailing zeros.
8719
8720 Arguments:
8721 """"""""""
8722
8723 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8724 any integer type, or a vector with integer element type. The return
8725 type must match the first argument type.
8726
8727 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8728 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8729 defined result. Historically some architectures did not provide a
8730 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8731 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8732
8733 Semantics:
8734 """"""""""
8735
8736 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8737 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8738 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8739 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8740 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8741
8742 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8743 -----------------------------------
8744
8745 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8746
8747 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8749
8750 Syntax:
8751 """""""
8752
8753 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8754 on any integer bit width.
8755
8756 ::
8757
8758       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8759       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8760       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8761
8762 Overview:
8763 """""""""
8764
8765 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8766 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8767 occurred during the signed summation.
8768
8769 Arguments:
8770 """"""""""
8771
8772 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8773 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8774 bit width. The second element of the result structure must be of type
8775 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8776 addition.
8777
8778 Semantics:
8779 """"""""""
8780
8781 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8782 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8783 first element of which is the signed summation, and the second element
8784 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8785 overflow.
8786
8787 Examples:
8788 """""""""
8789
8790 .. code-block:: llvm
8791
8792       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8793       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8794       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8795       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8796
8797 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8799
8800 Syntax:
8801 """""""
8802
8803 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8804 on any integer bit width.
8805
8806 ::
8807
8808       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8809       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8810       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8811
8812 Overview:
8813 """""""""
8814
8815 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8816 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8817 occurred during the unsigned summation.
8818
8819 Arguments:
8820 """"""""""
8821
8822 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8823 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8824 bit width. The second element of the result structure must be of type
8825 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8826 addition.
8827
8828 Semantics:
8829 """"""""""
8830
8831 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8832 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8833 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8834 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8835
8836 Examples:
8837 """""""""
8838
8839 .. code-block:: llvm
8840
8841       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8842       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8843       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8844       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8845
8846 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8848
8849 Syntax:
8850 """""""
8851
8852 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8853 on any integer bit width.
8854
8855 ::
8856
8857       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8858       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8859       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8860
8861 Overview:
8862 """""""""
8863
8864 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8865 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8866 overflow occurred during the signed subtraction.
8867
8868 Arguments:
8869 """"""""""
8870
8871 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8872 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8873 bit width. The second element of the result structure must be of type
8874 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8875 subtraction.
8876
8877 Semantics:
8878 """"""""""
8879
8880 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8881 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8882 first element of which is the subtraction, and the second element of
8883 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8884 overflow.
8885
8886 Examples:
8887 """""""""
8888
8889 .. code-block:: llvm
8890
8891       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8892       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8893       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8894       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8895
8896 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8898
8899 Syntax:
8900 """""""
8901
8902 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8903 on any integer bit width.
8904
8905 ::
8906
8907       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8908       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8909       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8910
8911 Overview:
8912 """""""""
8913
8914 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8915 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8916 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8917
8918 Arguments:
8919 """"""""""
8920
8921 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8922 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8923 bit width. The second element of the result structure must be of type
8924 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8925 subtraction.
8926
8927 Semantics:
8928 """"""""""
8929
8930 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8931 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8932 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8933 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8934 overflow.
8935
8936 Examples:
8937 """""""""
8938
8939 .. code-block:: llvm
8940
8941       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8942       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8943       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8944       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8945
8946 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8948
8949 Syntax:
8950 """""""
8951
8952 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8953 on any integer bit width.
8954
8955 ::
8956
8957       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8958       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8959       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8960
8961 Overview:
8962 """""""""
8963
8964 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8965 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8966 overflow occurred during the signed multiplication.
8967
8968 Arguments:
8969 """"""""""
8970
8971 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8972 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8973 bit width. The second element of the result structure must be of type
8974 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8975 multiplication.
8976
8977 Semantics:
8978 """"""""""
8979
8980 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8981 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8982 the first element of which is the multiplication, and the second element
8983 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8984 overflow.
8985
8986 Examples:
8987 """""""""
8988
8989 .. code-block:: llvm
8990
8991       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8992       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8993       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8994       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8995
8996 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8998
8999 Syntax:
9000 """""""
9001
9002 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
9003 on any integer bit width.
9004
9005 ::
9006
9007       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9008       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9009       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9010
9011 Overview:
9012 """""""""
9013
9014 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9015 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9016 overflow occurred during the unsigned multiplication.
9017
9018 Arguments:
9019 """"""""""
9020
9021 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9022 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9023 bit width. The second element of the result structure must be of type
9024 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9025 multiplication.
9026
9027 Semantics:
9028 """"""""""
9029
9030 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9031 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9032 the first element of which is the multiplication, and the second
9033 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
9034 resulted in an overflow.
9035
9036 Examples:
9037 """""""""
9038
9039 .. code-block:: llvm
9040
9041       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9042       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9043       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9044       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9045
9046 Specialised Arithmetic Intrinsics
9047 ---------------------------------
9048
9049 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
9050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9051
9052 Syntax:
9053 """""""
9054
9055 ::
9056
9057       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
9058       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
9059
9060 Overview:
9061 """""""""
9062
9063 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
9064 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
9065 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
9066 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
9067 and add instructions.
9068
9069 Arguments:
9070 """"""""""
9071
9072 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
9073 multiplicands, a and b, and an addend c.
9074
9075 Semantics:
9076 """"""""""
9077
9078 The expression:
9079
9080 ::
9081
9082       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9083
9084 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9085 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9086 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9087 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9088 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9089 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9090
9091 Examples:
9092 """""""""
9093
9094 .. code-block:: llvm
9095
9096       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9097
9098 Half Precision Floating Point Intrinsics
9099 ----------------------------------------
9100
9101 For most target platforms, half precision floating point is a
9102 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9103 but does not support computation in the format.
9104
9105 This means that code must first load the half-precision floating point
9106 value as an i16, then convert it to float with
9107 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9108 then be performed on the float value (including extending to double
9109 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9110 if needed, then converted to i16 with
9111 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9112 i16 value.
9113
9114 .. _int_convert_to_fp16:
9115
9116 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9118
9119 Syntax:
9120 """""""
9121
9122 ::
9123
9124       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9125       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9126
9127 Overview:
9128 """""""""
9129
9130 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9131 conventional floating point type to half precision floating point format.
9132
9133 Arguments:
9134 """"""""""
9135
9136 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9137 converted.
9138
9139 Semantics:
9140 """"""""""
9141
9142 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9143 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9144 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9145
9146 Examples:
9147 """""""""
9148
9149 .. code-block:: llvm
9150
9151       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9152       store i16 %res, i16* @x, align 2
9153
9154 .. _int_convert_from_fp16:
9155
9156 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9158
9159 Syntax:
9160 """""""
9161
9162 ::
9163
9164       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9165       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9166
9167 Overview:
9168 """""""""
9169
9170 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9171 conversion from half precision floating point format to single precision
9172 floating point format.
9173
9174 Arguments:
9175 """"""""""
9176
9177 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9178 converted.
9179
9180 Semantics:
9181 """"""""""
9182
9183 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9184 conversion from half single precision floating point format to single
9185 precision floating point format. The input half-float value is
9186 represented by an ``i16`` value.
9187
9188 Examples:
9189 """""""""
9190
9191 .. code-block:: llvm
9192
9193       %a = load i16* @x, align 2
9194       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9195
9196 Debugger Intrinsics
9197 -------------------
9198
9199 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9200 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9201 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9202 document.
9203
9204 Exception Handling Intrinsics
9205 -----------------------------
9206
9207 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9208 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9209 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9210
9211 .. _int_trampoline:
9212
9213 Trampoline Intrinsics
9214 ---------------------
9215
9216 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9217 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9218 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9219 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9220 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9221 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9222 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9223 extension.
9224
9225 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9226 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9227 It can be created as follows:
9228
9229 .. code-block:: llvm
9230
9231       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9232       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9233       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9234       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9235       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9236
9237 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9238 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9239
9240 .. _int_it:
9241
9242 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9244
9245 Syntax:
9246 """""""
9247
9248 ::
9249
9250       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9251
9252 Overview:
9253 """""""""
9254
9255 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9256 turning it into a trampoline.
9257
9258 Arguments:
9259 """"""""""
9260
9261 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9262 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9263 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9264 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9265 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9266 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9267 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9268 bitcast to an ``i8*``.
9269
9270 Semantics:
9271 """"""""""
9272
9273 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9274 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9275 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9276 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9277 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9278 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9279 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9280 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9281 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9282 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9283 modified, then the effect of any later call to the returned function
9284 pointer is undefined.
9285
9286 .. _int_at:
9287
9288 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9290
9291 Syntax:
9292 """""""
9293
9294 ::
9295
9296       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9297
9298 Overview:
9299 """""""""
9300
9301 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9302 a trampoline (passed as ``tramp``).
9303
9304 Arguments:
9305 """"""""""
9306
9307 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9308 code filled in by a previous call to
9309 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9310
9311 Semantics:
9312 """"""""""
9313
9314 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9315 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9316 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9317 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9318 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9319
9320 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9321 ---------------------------------------
9322
9323 LLVM provides intrinsics for predicated vector load and store operations. The predicate is specified by a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits of the mask are on, the intrinsic is identical to a regular vector load or store. When all bits are off, no memory is accessed.
9324
9325 .. _int_mload:
9326
9327 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9329
9330 Syntax:
9331 """""""
9332 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9333
9334 ::
9335
9336       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9337       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9338
9339 Overview:
9340 """""""""
9341
9342 Reads a vector from memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes in the passthru operand.
9343
9344
9345 Arguments:
9346 """"""""""
9347
9348 The first operand is the base pointer for the load. The second operand is the alignment of the source location. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean 'i1' values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the base pointer and the type of passthru operand are the same vector types.
9349
9350
9351 Semantics:
9352 """"""""""
9353
9354 The '``llvm.masked.load``' intrinsic is designed for conditional reading of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked loads and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar load operations.
9355 The result of this operation is equivalent to a regular vector load instruction followed by a 'select' between the loaded and the passthru values, predicated on the same mask. However, using this intrinsic prevents exceptions on memory access to masked-off lanes.
9356
9357
9358 ::
9359
9360        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9361        
9362        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9363        %loadlal = load <16 x float>* %ptr, align 4
9364        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9365
9366 .. _int_mstore:
9367
9368 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9370
9371 Syntax:
9372 """""""
9373 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9374
9375 ::
9376
9377        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9378        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9379
9380 Overview:
9381 """""""""
9382
9383 Writes a vector to memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
9384
9385 Arguments:
9386 """"""""""
9387
9388 The first operand is the vector value to be written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the value operand. The third operand is the alignment of the destination location. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
9389
9390
9391 Semantics:
9392 """"""""""
9393
9394 The '``llvm.masked.store``' intrinsics is designed for conditional writing of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked store and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9395 The result of this operation is equivalent to a load-modify-store sequence. However, using this intrinsic prevents exceptions and data races on memory access to masked-off lanes.
9396
9397 ::
9398
9399        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9400        
9401        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9402        %oldval = load <16 x float>* %ptr, align 4
9403        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9404        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9405
9406
9407 Memory Use Markers
9408 ------------------
9409
9410 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9411 memory objects and ranges where variables are immutable.
9412
9413 .. _int_lifestart:
9414
9415 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9417
9418 Syntax:
9419 """""""
9420
9421 ::
9422
9423       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9424
9425 Overview:
9426 """""""""
9427
9428 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9429 object's lifetime.
9430
9431 Arguments:
9432 """"""""""
9433
9434 The first argument is a constant integer representing the size of the
9435 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9436 to the object.
9437
9438 Semantics:
9439 """"""""""
9440
9441 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9442 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9443 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9444 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9445
9446 .. _int_lifeend:
9447
9448 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9450
9451 Syntax:
9452 """""""
9453
9454 ::
9455
9456       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9457
9458 Overview:
9459 """""""""
9460
9461 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9462 object's lifetime.
9463
9464 Arguments:
9465 """"""""""
9466
9467 The first argument is a constant integer representing the size of the
9468 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9469 to the object.
9470
9471 Semantics:
9472 """"""""""
9473
9474 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9475 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9476 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9477 object following this intrinsic may be removed as dead.
9478
9479 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9481
9482 Syntax:
9483 """""""
9484
9485 ::
9486
9487       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9488
9489 Overview:
9490 """""""""
9491
9492 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9493 a memory object will not change.
9494
9495 Arguments:
9496 """"""""""
9497
9498 The first argument is a constant integer representing the size of the
9499 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9500 to the object.
9501
9502 Semantics:
9503 """"""""""
9504
9505 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9506 the return value, the referenced memory location is constant and
9507 unchanging.
9508
9509 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9511
9512 Syntax:
9513 """""""
9514
9515 ::
9516
9517       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9518
9519 Overview:
9520 """""""""
9521
9522 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9523 memory object are mutable.
9524
9525 Arguments:
9526 """"""""""
9527
9528 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9529 The second argument is a constant integer representing the size of the
9530 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9531 pointer to the object.
9532
9533 Semantics:
9534 """"""""""
9535
9536 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9537
9538 General Intrinsics
9539 ------------------
9540
9541 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9542 purpose.
9543
9544 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9546
9547 Syntax:
9548 """""""
9549
9550 ::
9551
9552       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9553
9554 Overview:
9555 """""""""
9556
9557 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9558
9559 Arguments:
9560 """"""""""
9561
9562 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9563 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9564 source file name, and the last argument is the line number.
9565
9566 Semantics:
9567 """"""""""
9568
9569 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9570 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9571 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9572 ignored by code generation and optimization.
9573
9574 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9576
9577 Syntax:
9578 """""""
9579
9580 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9581 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9582 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9583 '``0``'.
9584
9585 ::
9586
9587       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9588       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9589       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9590       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9591       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9592
9593 Overview:
9594 """""""""
9595
9596 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9597
9598 Arguments:
9599 """"""""""
9600
9601 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9602 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9603 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9604 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9605
9606 Semantics:
9607 """"""""""
9608
9609 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9610 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9611 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9612 generation and optimization.
9613
9614 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9616
9617 Syntax:
9618 """""""
9619
9620 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9621 any integer bit width.
9622
9623 ::
9624
9625       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9626       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9627       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9628       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9629       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9630
9631 Overview:
9632 """""""""
9633
9634 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9635
9636 Arguments:
9637 """"""""""
9638
9639 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9640 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9641 global string which is the source file name, and the last argument is
9642 the line number. It returns the value of the first argument.
9643
9644 Semantics:
9645 """"""""""
9646
9647 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9648 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9649 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9650 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9651
9652 '``llvm.trap``' Intrinsic
9653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9654
9655 Syntax:
9656 """""""
9657
9658 ::
9659
9660       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9661
9662 Overview:
9663 """""""""
9664
9665 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9666
9667 Arguments:
9668 """"""""""
9669
9670 None.
9671
9672 Semantics:
9673 """"""""""
9674
9675 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9676 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9677 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9678
9679 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9681
9682 Syntax:
9683 """""""
9684
9685 ::
9686
9687       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9688
9689 Overview:
9690 """""""""
9691
9692 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9693
9694 Arguments:
9695 """"""""""
9696
9697 None.
9698
9699 Semantics:
9700 """"""""""
9701
9702 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9703 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9704 debugger.
9705
9706 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9708
9709 Syntax:
9710 """""""
9711
9712 ::
9713
9714       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9715
9716 Overview:
9717 """""""""
9718
9719 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9720 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9721 is placed on the stack before local variables.
9722
9723 Arguments:
9724 """"""""""
9725
9726 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9727 The first argument is the value loaded from the stack guard
9728 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9729 enough space to hold the value of the guard.
9730
9731 Semantics:
9732 """"""""""
9733
9734 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9735 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9736 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9737 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9738 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9739 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9740 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9741
9742 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9744
9745 Syntax:
9746 """""""
9747
9748 ::
9749
9750       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9751
9752 Overview:
9753 """""""""
9754
9755 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9756 created stack protector and if they are not equal calls the
9757 ``__stack_chk_fail()`` function.
9758
9759 Arguments:
9760 """"""""""
9761
9762 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9763 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9764
9765 Semantics:
9766 """"""""""
9767
9768 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9769 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9770 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9771
9772 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9773 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9774 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9775 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9776 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9777 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9778 codegen after the tail call decision has occurred.
9779
9780 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9781 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9782
9783 Syntax:
9784 """""""
9785
9786 ::
9787
9788       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9789       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9790
9791 Overview:
9792 """""""""
9793
9794 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9795 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9796 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9797 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9798 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9799 other object.
9800
9801 Arguments:
9802 """"""""""
9803
9804 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9805 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9806 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9807 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9808 only accepts constants.
9809
9810 Semantics:
9811 """"""""""
9812
9813 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9814 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9815 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9816 on the ``min`` argument).
9817
9818 '``llvm.expect``' Intrinsic
9819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9820
9821 Syntax:
9822 """""""
9823
9824 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9825 integer bit width.
9826
9827 ::
9828
9829       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9830       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9831       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9832
9833 Overview:
9834 """""""""
9835
9836 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9837 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9838
9839 Arguments:
9840 """"""""""
9841
9842 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9843 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9844 constant value, variables are not allowed.
9845
9846 Semantics:
9847 """"""""""
9848
9849 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9850
9851 '``llvm.assume``' Intrinsic
9852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9853
9854 Syntax:
9855 """""""
9856
9857 ::
9858
9859       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
9860
9861 Overview:
9862 """""""""
9863
9864 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
9865 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
9866 of the code.
9867
9868 Arguments:
9869 """"""""""
9870
9871 The condition which the optimizer may assume is always true.
9872
9873 Semantics:
9874 """"""""""
9875
9876 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
9877 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
9878 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
9879 provided condition are not used for code generation. If the condition is
9880 violated during execution, the behavior is undefined.
9881
9882 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
9883 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
9884 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
9885 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
9886 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
9887 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
9888 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
9889 optimizer.
9890
9891 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9893
9894 Syntax:
9895 """""""
9896
9897 ::
9898
9899       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9900
9901 Overview:
9902 """""""""
9903
9904 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
9905 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
9906 with an invoke instruction.
9907
9908 Arguments:
9909 """"""""""
9910
9911 None.
9912
9913 Semantics:
9914 """"""""""
9915
9916 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9917 by codegen.
9918
9919 Stack Map Intrinsics
9920 --------------------
9921
9922 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9923 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9924 are described in :doc:`StackMaps`.