Write a simple description of the 'target triple' directive. This should be expanded...
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0).
132
133 It also shows a convention that we follow in this document. When
134 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
135 that defines the type and name of value produced.
136
137 High Level Structure
138 ====================
139
140 Module Structure
141 ----------------
142
143 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
144 translation unit of the input programs. Each module consists of
145 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
146 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
147 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
148 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
149
150 .. code-block:: llvm
151
152     ; Declare the string constant as a global constant.
153     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
154
155     ; External declaration of the puts function
156     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
157
158     ; Definition of main function
159     define i32 @main() {   ; i32()*
160       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
161       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
162
163       ; Call puts function to write out the string to stdout.
164       call i32 @puts(i8* %cast210)
165       ret i32 0
166     }
167
168     ; Named metadata
169     !1 = metadata !{i32 42}
170     !foo = !{!1, null}
171
172 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
173 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
174 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
175 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
176
177 In general, a module is made up of a list of global values (where both
178 functions and global variables are global values). Global values are
179 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
180 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
181 following :ref:`linkage types <linkage>`.
182
183 .. _linkage:
184
185 Linkage Types
186 -------------
187
188 All Global Variables and Functions have one of the following types of
189 linkage:
190
191 ``private``
192     Global values with "``private``" linkage are only directly
193     accessible by objects in the current module. In particular, linking
194     code into a module with an private global value may cause the
195     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
196     symbol is private to the module, all references can be updated. This
197     doesn't show up in any symbol table in the object file.
198 ``linker_private``
199     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
200     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
201     they are removed by the linker from the final linked image
202     (executable or dynamic library).
203 ``linker_private_weak``
204     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
205     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
206     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
207     image (executable or dynamic library).
208 ``internal``
209     Similar to private, but the value shows as a local symbol
210     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
211     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
212 ``available_externally``
213     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
214     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
215     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
216     of the definition of the global, which is known to be somewhere
217     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
218     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
219     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
220     not declarations.
221 ``linkonce``
222     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
223     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
224     some forms of inline functions, templates, or other code which must
225     be generated in each translation unit that uses it, but where the
226     body may be overridden with a more definitive definition later.
227     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
228     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
229     inline the body of this function into callers because it doesn't
230     know if this definition of the function is the definitive definition
231     within the program or whether it will be overridden by a stronger
232     definition. To enable inlining and other optimizations, use
233     "``linkonce_odr``" linkage.
234 ``weak``
235     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
236     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
237     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
238     in C source code.
239 ``common``
240     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
241     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
242     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
243     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
244     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
245     must have a zero initializer, and may not be marked
246     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
247     common linkage.
248
249 .. _linkage_appending:
250
251 ``appending``
252     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
253     pointer to array type. When two global variables with appending
254     linkage are linked together, the two global arrays are appended
255     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
256     system linker append together "sections" with identical names when
257     .o files are linked.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``linkonce_odr_auto_hide``
271     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
272     takes the address of this definition. For instance, functions that
273     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
274     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
275     symbols are removed by the linker from the final linked image
276     (executable or dynamic library).
277 ``external``
278     If none of the above identifiers are used, the global is externally
279     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
280     resolve external symbol references.
281
282 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
283 platform only. They are designed to support importing (exporting)
284 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
285
286 ``dllimport``
287     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
288     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
289     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
290     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
291     name.
292 ``dllexport``
293     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
294     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
295     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
296     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
297     name.
298
299 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
300 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
301 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
302 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
303 declarations), they are accessible outside of the current module.
304
305 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
306 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
307
308 .. _callingconv:
309
310 Calling Conventions
311 -------------------
312
313 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
314 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
315 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
316 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
317 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
318 added in the future:
319
320 "``ccc``" - The C calling convention
321     This calling convention (the default if no other calling convention
322     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
323     convention supports varargs function calls and tolerates some
324     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
325     the function (as does normal C).
326 "``fastcc``" - The fast calling convention
327     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
328     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
329     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
330     code for the target, without having to conform to an externally
331     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
332     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
333     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
334     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
335     match the prototype of the function definition.
336 "``coldcc``" - The cold calling convention
337     This calling convention attempts to make code in the caller as
338     efficient as possible under the assumption that the call is not
339     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
340     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
341     This calling convention does not support varargs and requires the
342     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
343     function definition.
344 "``cc 10``" - GHC convention
345     This calling convention has been implemented specifically for use by
346     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
347     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
348     by disabling callee save registers. This calling convention should
349     not be used lightly but only for specific situations such as an
350     alternative to the *register pinning* performance technique often
351     used when implementing functional programming languages. At the
352     moment only X86 supports this convention and it has the following
353     limitations:
354
355     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
356        floating point types are supported.
357     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
358        floating point parameters.
359
360     This calling convention supports `tail call
361     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
362     caller and callee are using it.
363 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
364     This calling convention has been implemented specifically for use by
365     the `High-Performance Erlang
366     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
367     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
368     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
369     registers for argument passing than the ordinary C calling
370     convention and defines no callee-saved registers. The calling
371     convention properly supports `tail call
372     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
373     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
374     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
375     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
376     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
377     bit).
378 "``cc <n>``" - Numbered convention
379     Any calling convention may be specified by number, allowing
380     target-specific calling conventions to be used. Target specific
381     calling conventions start at 64.
382
383 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
384 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
385 convention.
386
387 .. _visibilitystyles:
388
389 Visibility Styles
390 -----------------
391
392 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
393 styles:
394
395 "``default``" - Default style
396     On targets that use the ELF object file format, default visibility
397     means that the declaration is visible to other modules and, in
398     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
399     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
400     to other modules. Default visibility corresponds to "external
401     linkage" in the language.
402 "``hidden``" - Hidden style
403     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
404     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
405     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
406     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
407     library) can reference it directly.
408 "``protected``" - Protected style
409     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
410     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
411     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
412     cannot be overridden by another module.
413
414 .. _namedtypes:
415
416 Named Types
417 -----------
418
419 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
420 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
421 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
422 specification is:
423
424 .. code-block:: llvm
425
426     %mytype = type { %mytype*, i32 }
427
428 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
429 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
430 expected with the syntax "%mytype".
431
432 Note that type names are aliases for the structural type that they
433 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
434 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
435 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
436 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
437 render all types of a particular shape. This means that if you have code
438 where two different source types end up having the same LLVM type, that
439 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
440 an important design point and isn't going to change.
441
442 .. _globalvars:
443
444 Global Variables
445 ----------------
446
447 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
448 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
449 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
450 explicit alignment specified.
451
452 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
453 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
454 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
455 TLS model may be specified:
456
457 ``localdynamic``
458     For variables that are only used within the current shared library.
459 ``initialexec``
460     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
461 ``localexec``
462     For variables defined in the executable and only used within it.
463
464 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
465 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
466 more information on under which circumstances the different models may
467 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
468 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
469
470 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
471 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
472 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
473 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
474 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
475 variable.
476
477 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
478 constant, even if the final definition of the global is not. This
479 capability can be used to enable slightly better optimization of the
480 program, but requires the language definition to guarantee that
481 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
482 units that do not include the definition.
483
484 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
485 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
486 always define a pointer to their "content" type because they describe a
487 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
488 pointers.
489
490 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
491 that the address is not significant, only the content. Constants marked
492 like this can be merged with other constants if they have the same
493 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
494 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
495 whose address is significant.
496
497 A global variable may be declared to reside in a target-specific
498 numbered address space. For targets that support them, address spaces
499 may affect how optimizations are performed and/or what target
500 instructions are used to access the variable. The default address space
501 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
502
503 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
504 target supports it, it will emit globals to the section specified.
505
506 By default, global initializers are optimized by assuming that global
507 variables defined within the module are not modified from their
508 initial values before the start of the global initializer.  This is
509 true even for variables potentially accessible from outside the
510 module, including those with external linkage or appearing in
511 ``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
512 variable with ``externally_initialized``.
513
514 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
515 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
516 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
517 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
518 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
519 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
520 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
521 assume that the globals are densely packed in their section and try to
522 iterate over them as an array, alignment padding would break this
523 iteration.
524
525 For example, the following defines a global in a numbered address space
526 with an initializer, section, and alignment:
527
528 .. code-block:: llvm
529
530     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
531
532 The following example defines a thread-local global with the
533 ``initialexec`` TLS model:
534
535 .. code-block:: llvm
536
537     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
538
539 .. _functionstructure:
540
541 Functions
542 ---------
543
544 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
545 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
546 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
547 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
548 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
549 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
550 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
551 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
552 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
553 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
554
555 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
556 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
557 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
558 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
559 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
560 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
561 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
562
563 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
564 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
565 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
566 contains a list of instructions, and ends with a
567 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
568 return). If explicit label is not provided, a block is assigned an
569 implicit numbered label, using a next value from the same counter as used
570 for unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a
571 function entry block does not have explicit label, it will be assigned
572 label "%0", then first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
573
574 The first basic block in a function is special in two ways: it is
575 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
576 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
577 the entry block of a function). Because the block can have no
578 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
579
580 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
581 target supports it, it will emit functions to the section specified.
582
583 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
584 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
585 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
586 is specified, the function is forced to have at least that much
587 alignment. All alignments must be a power of 2.
588
589 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
590 be significant and two identical functions can be merged.
591
592 Syntax::
593
594     define [linkage] [visibility]
595            [cconv] [ret attrs]
596            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
597            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
598            [gc] [prefix Constant] { ... }
599
600 .. _langref_aliases:
601
602 Aliases
603 -------
604
605 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
606 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
607 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
608 :ref:`visibility style <visibility>`.
609
610 Syntax::
611
612     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
613
614 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
615 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
616 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``linkonce_odr_auto_hide``, ``external``. Note
617 that some system linkers might not correctly handle dropping a weak symbol that
618 is aliased by a non weak alias.
619
620 .. _namedmetadatastructure:
621
622 Named Metadata
623 --------------
624
625 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
626 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
627 operands for a named metadata.
628
629 Syntax::
630
631     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
632     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
633     !1 = metadata !{metadata !"one"}
634     !2 = metadata !{metadata !"two"}
635     ; A named metadata.
636     !name = !{!0, !1, !2}
637
638 .. _paramattrs:
639
640 Parameter Attributes
641 --------------------
642
643 The return type and each parameter of a function type may have a set of
644 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
645 used to communicate additional information about the result or
646 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
647 of the function, not of the function type, so functions with different
648 parameter attributes can have the same function type.
649
650 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
651 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
652 For example:
653
654 .. code-block:: llvm
655
656     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
657     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
658     declare signext i8 @returns_signed_char()
659
660 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
661 ``readonly``) come immediately after the argument list.
662
663 Currently, only the following parameter attributes are defined:
664
665 ``zeroext``
666     This indicates to the code generator that the parameter or return
667     value should be zero-extended to the extent required by the target's
668     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
669     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
670 ``signext``
671     This indicates to the code generator that the parameter or return
672     value should be sign-extended to the extent required by the target's
673     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
674     the callee (for a return value).
675 ``inreg``
676     This indicates that this parameter or return value should be treated
677     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
678     a function call or return (usually, by putting it in a register as
679     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
680     two different kinds of registers). Use of this attribute is
681     target-specific.
682 ``byval``
683     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
684     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
685     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
686     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
687     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
688     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
689     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
690     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
691     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
692     values.
693
694     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
695     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
696     form and the known alignment of the pointer specified to the call
697     site. If the alignment is not specified, then the code generator
698     makes a target-specific assumption.
699
700 ``sret``
701     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
702     structure that is the return value of the function in the source
703     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
704     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
705     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
706     the first parameter. This is not a valid attribute for return
707     values.
708 ``noalias``
709     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
710     the argument or return value do not alias pointer values which are
711     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
712     call to the parent function, dependencies between memory references
713     from before or after the call and from those during the call are
714     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
715     value used in that call. The caller shares the responsibility with
716     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
717     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
718     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
719
720     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
721     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
722     though it is slightly weaker.
723
724     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
725     while LLVM's ``noalias`` is.
726 ``nocapture``
727     This indicates that the callee does not make any copies of the
728     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
729     attribute for return values.
730
731 .. _nest:
732
733 ``nest``
734     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
735     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
736     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
737
738 ``returned``
739     This indicates that the function always returns the argument as its return
740     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
741     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
742     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
743     the callee. The parameter and the function return type must be valid
744     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
745     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
746
747 .. _gc:
748
749 Garbage Collector Names
750 -----------------------
751
752 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
753 string:
754
755 .. code-block:: llvm
756
757     define void @f() gc "name" { ... }
758
759 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
760 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
761 support the named garbage collection algorithm.
762
763 .. _prefixdata:
764
765 Prefix Data
766 -----------
767
768 Prefix data is data associated with a function which the code generator
769 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
770 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
771 specific functions and make it available through the function pointer while
772 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
773 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
774 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
775 of the prefix data.
776
777 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
778 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
779 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
780 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
781 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
782 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
783 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
784 makes the format of the prefix data highly target dependent.
785
786 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
787 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
788 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
789 of the prefix data.
790
791 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
792 which encodes the ``nop`` instruction:
793
794 .. code-block:: llvm
795
796     define void @f() prefix i8 144 { ... }
797
798 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
799 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
800 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
801
802 .. code-block:: llvm
803
804     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
805
806     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
807
808 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
809 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
810 optimizers but will not be emitted in the object file.
811
812 .. _attrgrp:
813
814 Attribute Groups
815 ----------------
816
817 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
818 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
819 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
820 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
821 group will capture the important command line flags used to build that file.
822
823 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
824 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
825 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
826 different groups are merged.
827
828 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
829 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
830
831 .. code-block:: llvm
832
833    ; Target-independent attributes:
834    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
835
836    ; Target-dependent attributes:
837    attributes #1 = { "no-sse" }
838
839    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
840    define void @f() #0 #1 { ... }
841
842 .. _fnattrs:
843
844 Function Attributes
845 -------------------
846
847 Function attributes are set to communicate additional information about
848 a function. Function attributes are considered to be part of the
849 function, not of the function type, so functions with different function
850 attributes can have the same function type.
851
852 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
853 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
854 example:
855
856 .. code-block:: llvm
857
858     define void @f() noinline { ... }
859     define void @f() alwaysinline { ... }
860     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
861     define void @f() optsize { ... }
862
863 ``alignstack(<n>)``
864     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
865     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
866     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
867     parentheses.
868 ``alwaysinline``
869     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
870     this function into callers whenever possible, ignoring any active
871     inlining size threshold for this caller.
872 ``builtin``
873     This indicates that the callee function at a call site should be
874     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
875     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
876     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
877     attribute.
878 ``cold``
879     This attribute indicates that this function is rarely called. When
880     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
881     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
882     weight.
883 ``inlinehint``
884     This attribute indicates that the source code contained a hint that
885     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
886     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
887     inliner.
888 ``minsize``
889     This attribute suggests that optimization passes and code generator
890     passes make choices that keep the code size of this function as small
891     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime 
892     performance in order to minimize the size of the generated code.
893 ``naked``
894     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
895     function. This can have very system-specific consequences.
896 ``nobuiltin``
897     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
898     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
899     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
900     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
901     and on function declarations and definitions.
902 ``noduplicate``
903     This attribute indicates that calls to the function cannot be
904     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
905     within its parent function, but may not be duplicated within
906     its parent function.
907
908     A function containing a ``noduplicate`` call may still
909     be an inlining candidate, provided that the call is not
910     duplicated by inlining. That implies that the function has
911     internal linkage and only has one call site, so the original
912     call is dead after inlining.
913 ``noimplicitfloat``
914     This attributes disables implicit floating point instructions.
915 ``noinline``
916     This attribute indicates that the inliner should never inline this
917     function in any situation. This attribute may not be used together
918     with the ``alwaysinline`` attribute.
919 ``nonlazybind``
920     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
921     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
922     startup time if the function is not called during program startup.
923 ``noredzone``
924     This attribute indicates that the code generator should not use a
925     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
926 ``noreturn``
927     This function attribute indicates that the function never returns
928     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
929     function ever does dynamically return.
930 ``nounwind``
931     This function attribute indicates that the function never returns
932     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
933     unwind, its runtime behavior is undefined.
934 ``optnone``
935     This function attribute indicates that the function is not optimized
936     by any optimization or code generator passes with the 
937     exception of interprocedural optimization passes.
938     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
939     attribute; this attribute is also incompatible
940     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
941     
942     The inliner should never inline this function in any situation.
943     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
944     candidates for inlining inside the body of this function.
945 ``optsize``
946     This attribute suggests that optimization passes and code generator
947     passes make choices that keep the code size of this function low,
948     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
949     long as they do not significantly impact runtime performance.
950 ``readnone``
951     On a function, this attribute indicates that the function computes its
952     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
953     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
954     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
955     caller functions. It does not write through any pointer arguments
956     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
957     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
958     the ``C++`` exception throwing methods.
959     
960     On an argument, this attribute indicates that the function does not
961     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
962     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
963 ``readonly``
964     On a function, this attribute indicates that the function does not write
965     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
966     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
967     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
968     state that may be set in the caller. A readonly function always
969     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
970     called with the same set of arguments and global state. It cannot
971     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
972     methods.
973     
974     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
975     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
976     the pointer points to.
977 ``returns_twice``
978     This attribute indicates that this function can return twice. The C
979     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
980     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
981     functions.
982 ``sanitize_address``
983     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
984     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
985 ``sanitize_memory``
986     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
987     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
988 ``sanitize_thread``
989     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
990     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
991 ``ssp``
992     This attribute indicates that the function should emit a stack
993     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
994     placed on the stack before the local variables that's checked upon
995     return from the function to see if it has been overwritten. A
996     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
997     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
998
999     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1000     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1001     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1002       ``ssp-buffer-size``.
1003
1004     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1005     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1006     function will have an ``ssp`` attribute.
1007 ``sspreq``
1008     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1009     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1010     attribute.
1011
1012     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1013     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1014     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1015     an ``sspreq`` attribute.
1016 ``sspstrong``
1017     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1018     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1019     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1020     will enable protectors for functions with:
1021
1022     - Arrays of any size and type
1023     - Aggregates containing an array of any size and type.
1024     - Calls to alloca().
1025     - Local variables that have had their address taken.
1026
1027     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1028
1029     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1030     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1031     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1032 ``uwtable``
1033     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1034     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1035     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1036     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1037     units.
1038
1039 .. _moduleasm:
1040
1041 Module-Level Inline Assembly
1042 ----------------------------
1043
1044 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1045 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1046 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1047 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1048
1049 .. code-block:: llvm
1050
1051     module asm "inline asm code goes here"
1052     module asm "more can go here"
1053
1054 The strings can contain any character by escaping non-printable
1055 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1056 two digit hex code for the number.
1057
1058 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1059 assembly code is generated.
1060
1061 .. _langref_datalayout:
1062
1063 Data Layout
1064 -----------
1065
1066 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1067 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1068 simply:
1069
1070 .. code-block:: llvm
1071
1072     target datalayout = "layout specification"
1073
1074 The *layout specification* consists of a list of specifications
1075 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1076 with a letter and may include other information after the letter to
1077 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1078 as follows:
1079
1080 ``E``
1081     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1082     the bits with the most significance have the lowest address
1083     location.
1084 ``e``
1085     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1086     is, the bits with the least significance have the lowest address
1087     location.
1088 ``S<size>``
1089     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1090     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1091     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1092     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1093     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1094     alignment promotions.
1095 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1096     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1097     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1098     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1099     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1100     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1101     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1102 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1103     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1104     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1105 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1106     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1107     ``<size>``.
1108 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1109     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1110     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1111     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1112     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1113     targets.
1114 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1115     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1116     ``<size>``.
1117 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1118     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1119     ``<size>``.
1120 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1121     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1122     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1123     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1124     this set are considered to support most general arithmetic operations
1125     efficiently.
1126
1127 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1128 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1129 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1130 specifications are given in this list:
1131
1132 -  ``E`` - big endian
1133 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1134 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1135    same as the default address space.
1136 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1137 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1138 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1139 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1140 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1141 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1142    alignment of 64-bits
1143 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1144 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1145 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1146 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1147 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1148 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1149 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1150
1151 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1152 following rules:
1153
1154 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1155    that specification is used.
1156 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1157    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1158    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1159    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1160    given the default specifications above, the i7 type will use the
1161    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1162    alignment of i64 (largest specified).
1163 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1164    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1165    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1166    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1167
1168 The function of the data layout string may not be what you expect.
1169 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1170 the code generator should use.
1171
1172 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1173 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1174 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1175 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1176 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1177 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1178 that require precise layout information, but this also prevents those
1179 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1180
1181 .. _langref_triple:
1182
1183 Target Triple
1184 -------------
1185
1186 A module may specify a target triple string that describes the target
1187 host. The syntax for the target triple is simply:
1188
1189 .. code-block:: llvm
1190
1191     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1192
1193 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1194 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1195
1196 ::
1197
1198     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1199     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1200
1201 This information is passed along to the backend so that it generates
1202 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1203 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1204
1205 .. _pointeraliasing:
1206
1207 Pointer Aliasing Rules
1208 ----------------------
1209
1210 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1211 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1212 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1213 to the following rules:
1214
1215 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1216    value it is *based* on.
1217 -  An address of a global variable is associated with the address range
1218    of the variable's storage.
1219 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1220    address range of the allocated storage.
1221 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1222    address.
1223 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1224    a function not defined within LLVM may be associated with address
1225    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1226    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1227    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1228
1229 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1230 following rules:
1231
1232 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1233    on the first operand of the ``getelementptr``.
1234 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1235    ``bitcast``.
1236 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1237    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1238    the pointer's value.
1239 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1240
1241 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1242 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1243
1244 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1245 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1246 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1247 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1248 alignment of the store.
1249
1250 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1251 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1252 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1253 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1254 alias analysis.
1255
1256 .. _volatile:
1257
1258 Volatile Memory Accesses
1259 ------------------------
1260
1261 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1262 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1263 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1264 volatile operations or change their order of execution relative to other
1265 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1266 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1267 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1268
1269 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1270 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1271 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1272 target-legal volatile load/store instructions.
1273
1274 .. admonition:: Rationale
1275
1276  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1277  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1278  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1279  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1280  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1281  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1282  do not violate the frontend's contract with the language.
1283
1284 .. _memmodel:
1285
1286 Memory Model for Concurrent Operations
1287 --------------------------------------
1288
1289 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1290 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1291 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1292 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1293
1294 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1295
1296 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1297 that
1298
1299 -  Is a superset of single-thread program order, and
1300 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1301    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1302    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1303    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1304    Constraints <ordering>`).
1305
1306 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1307 between a thread and signals executing inside that thread.
1308
1309 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1310 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1311 (defined) write operations (store instructions, atomic
1312 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1313 section, initialized globals are considered to have a write of the
1314 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1315 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1316 may see any write to the same byte, except:
1317
1318 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1319    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1320    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1321 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1322    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1323
1324 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1325
1326 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1327    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1328    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1329    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1330    synchronization.)
1331 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1332    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1333 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1334    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1335 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1336    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1337    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1338    constraints on how the choice is made.
1339 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1340
1341 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1342 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1343 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1344 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1345 than one instruction to read the series of bytes.
1346
1347 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1348 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1349 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1350 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1351 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1352 from an address, introducing a store can change a load that may see
1353 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1354
1355 .. _ordering:
1356
1357 Atomic Memory Ordering Constraints
1358 ----------------------------------
1359
1360 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1361 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1362 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1363 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1364 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1365 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1366 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1367 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1368 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1369 differently since they don't take an address. See that instruction's
1370 documentation for details.
1371
1372 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1373 :doc:`Atomics`.
1374
1375 ``unordered``
1376     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1377     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1378     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1379     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1380     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1381     to make them atomic in any interesting way.
1382 ``monotonic``
1383     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1384     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1385     address. All modification orders must be compatible with the
1386     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1387     orders can be combined to a global total order for the whole program
1388     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1389     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1390     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1391     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1392     happens before another atomic read of the same address, the later
1393     read must see the same value or a later value in the address's
1394     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1395     stronger) operations on the same address. If an address is written
1396     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1397     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1398     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1399     ``memory_order_relaxed``.
1400 ``acquire``
1401     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1402     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1403     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1404 ``release``
1405     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1406     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1407     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1408     complete description; see the C++0x definition of a release
1409     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1410     ``memory_order_release``.
1411 ``acq_rel`` (acquire+release)
1412     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1413     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1414 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1415     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1416     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1417     writes), there is a global total order on all
1418     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1419     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1420     modification orders of all the affected addresses. Each
1421     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1422     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1423     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1424
1425 .. _singlethread:
1426
1427 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1428 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1429 other operations running in the same thread (for example, in signal
1430 handlers).
1431
1432 .. _fastmath:
1433
1434 Fast-Math Flags
1435 ---------------
1436
1437 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1438 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1439 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1440 otherwise unsafe floating point operations
1441
1442 ``nnan``
1443    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1444    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1445    NaNs, but the value of the result is undefined.
1446
1447 ``ninf``
1448    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1449    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1450    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1451
1452 ``nsz``
1453    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1454    argument or result as insignificant.
1455
1456 ``arcp``
1457    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1458    argument rather than perform division.
1459
1460 ``fast``
1461    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1462    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1463    flag implies all the others.
1464
1465 .. _typesystem:
1466
1467 Type System
1468 ===========
1469
1470 The LLVM type system is one of the most important features of the
1471 intermediate representation. Being typed enables a number of
1472 optimizations to be performed on the intermediate representation
1473 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1474 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1475 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1476 not feasible to perform on normal three address code representations.
1477
1478 .. _typeclassifications:
1479
1480 Type Classifications
1481 --------------------
1482
1483 The types fall into a few useful classifications:
1484
1485
1486 .. list-table::
1487    :header-rows: 1
1488
1489    * - Classification
1490      - Types
1491
1492    * - :ref:`integer <t_integer>`
1493      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1494        ``i64``, ...
1495
1496    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1497      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1498        ``ppc_fp128``
1499
1500
1501    * - first class
1502
1503        .. _t_firstclass:
1504
1505      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1506        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1507        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1508        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1509
1510    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1511      - :ref:`label <t_label>`,
1512        :ref:`void <t_void>`,
1513        :ref:`integer <t_integer>`,
1514        :ref:`floating point <t_floating>`,
1515        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1516        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1517
1518    * - :ref:`derived <t_derived>`
1519      - :ref:`array <t_array>`,
1520        :ref:`function <t_function>`,
1521        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1522        :ref:`structure <t_struct>`,
1523        :ref:`vector <t_vector>`,
1524        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1525
1526 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1527 Values of these types are the only ones which can be produced by
1528 instructions.
1529
1530 .. _t_primitive:
1531
1532 Primitive Types
1533 ---------------
1534
1535 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1536 system.
1537
1538 .. _t_integer:
1539
1540 Integer Type
1541 ^^^^^^^^^^^^
1542
1543 Overview:
1544 """""""""
1545
1546 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1547 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1548 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1549
1550 Syntax:
1551 """""""
1552
1553 ::
1554
1555       iN
1556
1557 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1558 value.
1559
1560 Examples:
1561 """""""""
1562
1563 +----------------+------------------------------------------------+
1564 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1565 +----------------+------------------------------------------------+
1566 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1567 +----------------+------------------------------------------------+
1568 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1569 +----------------+------------------------------------------------+
1570
1571 .. _t_floating:
1572
1573 Floating Point Types
1574 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1575
1576 .. list-table::
1577    :header-rows: 1
1578
1579    * - Type
1580      - Description
1581
1582    * - ``half``
1583      - 16-bit floating point value
1584
1585    * - ``float``
1586      - 32-bit floating point value
1587
1588    * - ``double``
1589      - 64-bit floating point value
1590
1591    * - ``fp128``
1592      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1593
1594    * - ``x86_fp80``
1595      -  80-bit floating point value (X87)
1596
1597    * - ``ppc_fp128``
1598      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1599
1600 .. _t_x86mmx:
1601
1602 X86mmx Type
1603 ^^^^^^^^^^^
1604
1605 Overview:
1606 """""""""
1607
1608 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1609 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1610 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1611 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1612 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1613 of this type.
1614
1615 Syntax:
1616 """""""
1617
1618 ::
1619
1620       x86mmx
1621
1622 .. _t_void:
1623
1624 Void Type
1625 ^^^^^^^^^
1626
1627 Overview:
1628 """""""""
1629
1630 The void type does not represent any value and has no size.
1631
1632 Syntax:
1633 """""""
1634
1635 ::
1636
1637       void
1638
1639 .. _t_label:
1640
1641 Label Type
1642 ^^^^^^^^^^
1643
1644 Overview:
1645 """""""""
1646
1647 The label type represents code labels.
1648
1649 Syntax:
1650 """""""
1651
1652 ::
1653
1654       label
1655
1656 .. _t_metadata:
1657
1658 Metadata Type
1659 ^^^^^^^^^^^^^
1660
1661 Overview:
1662 """""""""
1663
1664 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1665 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1666
1667 Syntax:
1668 """""""
1669
1670 ::
1671
1672       metadata
1673
1674 .. _t_derived:
1675
1676 Derived Types
1677 -------------
1678
1679 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1680 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1681 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1682 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1683 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1684 as the element type of another array.
1685
1686 .. _t_aggregate:
1687
1688 Aggregate Types
1689 ^^^^^^^^^^^^^^^
1690
1691 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1692 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1693 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1694 aggregate types.
1695
1696 .. _t_array:
1697
1698 Array Type
1699 ^^^^^^^^^^
1700
1701 Overview:
1702 """""""""
1703
1704 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1705 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1706 elements) and an underlying data type.
1707
1708 Syntax:
1709 """""""
1710
1711 ::
1712
1713       [<# elements> x <elementtype>]
1714
1715 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1716 be any type with a size.
1717
1718 Examples:
1719 """""""""
1720
1721 +------------------+--------------------------------------+
1722 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1723 +------------------+--------------------------------------+
1724 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1725 +------------------+--------------------------------------+
1726 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1727 +------------------+--------------------------------------+
1728
1729 Here are some examples of multidimensional arrays:
1730
1731 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1732 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1733 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1734 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1735 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1736 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1737 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1738
1739 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1740 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1741 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1742 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1743 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1744 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1745 example.
1746
1747 .. _t_function:
1748
1749 Function Type
1750 ^^^^^^^^^^^^^
1751
1752 Overview:
1753 """""""""
1754
1755 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1756 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1757 of a function type is a first class type or a void type.
1758
1759 Syntax:
1760 """""""
1761
1762 ::
1763
1764       <returntype> (<parameter list>)
1765
1766 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1767 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1768 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1769 Variable argument functions can access their arguments with the
1770 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1771 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1772
1773 Examples:
1774 """""""""
1775
1776 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1777 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1778 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1779 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1780 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1781 | ``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. |
1782 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1783 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1784 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1785
1786 .. _t_struct:
1787
1788 Structure Type
1789 ^^^^^^^^^^^^^^
1790
1791 Overview:
1792 """""""""
1793
1794 The structure type is used to represent a collection of data members
1795 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1796 a size.
1797
1798 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1799 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1800 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1801 '``insertvalue``' instructions.
1802
1803 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1804 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1805 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1806 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1807 required to match what the underlying code generator expects.
1808
1809 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1810 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1811 identified types are always defined at the top level with a name.
1812 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1813 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1814 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1815
1816 Syntax:
1817 """""""
1818
1819 ::
1820
1821       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1822       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1823
1824 Examples:
1825 """""""""
1826
1827 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1828 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1829 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1830 | ``{ 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``.  |
1831 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1832 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1833 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1834
1835 .. _t_opaque:
1836
1837 Opaque Structure Types
1838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1839
1840 Overview:
1841 """""""""
1842
1843 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1844 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1845 notion of a forward declared structure.
1846
1847 Syntax:
1848 """""""
1849
1850 ::
1851
1852       %X = type opaque
1853       %52 = type opaque
1854
1855 Examples:
1856 """""""""
1857
1858 +--------------+-------------------+
1859 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1860 +--------------+-------------------+
1861
1862 .. _t_pointer:
1863
1864 Pointer Type
1865 ^^^^^^^^^^^^
1866
1867 Overview:
1868 """""""""
1869
1870 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1871 commonly used to reference objects in memory.
1872
1873 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1874 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1875 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1876 are target-specific.
1877
1878 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1879 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1880
1881 Syntax:
1882 """""""
1883
1884 ::
1885
1886       <type> *
1887
1888 Examples:
1889 """""""""
1890
1891 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1892 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1893 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1894 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1895 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1896 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1897 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1898
1899 .. _t_vector:
1900
1901 Vector Type
1902 ^^^^^^^^^^^
1903
1904 Overview:
1905 """""""""
1906
1907 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1908 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1909 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1910 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1911 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1912
1913 Syntax:
1914 """""""
1915
1916 ::
1917
1918       < <# elements> x <elementtype> >
1919
1920 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1921 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1922 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1923
1924 Examples:
1925 """""""""
1926
1927 +-------------------+--------------------------------------------------+
1928 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1929 +-------------------+--------------------------------------------------+
1930 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1931 +-------------------+--------------------------------------------------+
1932 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1933 +-------------------+--------------------------------------------------+
1934 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1935 +-------------------+--------------------------------------------------+
1936
1937 Constants
1938 =========
1939
1940 LLVM has several different basic types of constants. This section
1941 describes them all and their syntax.
1942
1943 Simple Constants
1944 ----------------
1945
1946 **Boolean constants**
1947     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1948     of the ``i1`` type.
1949 **Integer constants**
1950     Standard integers (such as '4') are constants of the
1951     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1952     integer types.
1953 **Floating point constants**
1954     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1955     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1956     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1957     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1958     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1959     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1960     point <t_floating>` type.
1961 **Null pointer constants**
1962     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1963     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1964
1965 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1966 floating point constants. For example, the form
1967 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1968 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1969 constants are required (and the only time that they are generated by the
1970 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1971 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1972 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1973 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1974 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1975
1976 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1977 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1978 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1979 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1980 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1981 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1982 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1983 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1984 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1985 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1986 will only work if they match the long double format on your target.
1987 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1988 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1989 (sign bit at the left).
1990
1991 There are no constants of type x86mmx.
1992
1993 .. _complexconstants:
1994
1995 Complex Constants
1996 -----------------
1997
1998 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1999 constants and smaller complex constants.
2000
2001 **Structure constants**
2002     Structure constants are represented with notation similar to
2003     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2004     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2005     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2006     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2007     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2008     must match those specified by the type.
2009 **Array constants**
2010     Array constants are represented with notation similar to array type
2011     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2012     square brackets (``[]``)). For example:
2013     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2014     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2015     match those specified by the type.
2016 **Vector constants**
2017     Vector constants are represented with notation similar to vector
2018     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2019     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2020     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2021     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2022     elements must match those specified by the type.
2023 **Zero initialization**
2024     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2025     value to zero of *any* type, including scalar and
2026     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2027     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2028     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2029 **Metadata node**
2030     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2031     type <t_metadata>`. For example:
2032     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2033     constants that are meant to be interpreted as part of the
2034     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2035     information such as debug info.
2036
2037 Global Variable and Function Addresses
2038 --------------------------------------
2039
2040 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2041 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2042 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2043 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2044 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2045 file:
2046
2047 .. code-block:: llvm
2048
2049     @X = global i32 17
2050     @Y = global i32 42
2051     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2052
2053 .. _undefvalues:
2054
2055 Undefined Values
2056 ----------------
2057
2058 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2059 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2060 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2061 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2062
2063 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2064 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2065 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2066 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2067
2068 .. code-block:: llvm
2069
2070       %A = add %X, undef
2071       %B = sub %X, undef
2072       %C = xor %X, undef
2073     Safe:
2074       %A = undef
2075       %B = undef
2076       %C = undef
2077
2078 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2079 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2080
2081 .. code-block:: llvm
2082
2083       %A = or %X, undef
2084       %B = and %X, undef
2085     Safe:
2086       %A = -1
2087       %B = 0
2088     Unsafe:
2089       %A = undef
2090       %B = undef
2091
2092 These logical operations have bits that are not always affected by the
2093 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2094 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2095 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2096 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2097 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2098 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2099 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2100 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2101
2102 .. code-block:: llvm
2103
2104       %A = select undef, %X, %Y
2105       %B = select undef, 42, %Y
2106       %C = select %X, %Y, undef
2107     Safe:
2108       %A = %X     (or %Y)
2109       %B = 42     (or %Y)
2110       %C = %Y
2111     Unsafe:
2112       %A = undef
2113       %B = undef
2114       %C = undef
2115
2116 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2117 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2118 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2119 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2120 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2121 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2122 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2123
2124 .. code-block:: llvm
2125
2126       %A = xor undef, undef
2127
2128       %B = undef
2129       %C = xor %B, %B
2130
2131       %D = undef
2132       %E = icmp lt %D, 4
2133       %F = icmp gte %D, 4
2134
2135     Safe:
2136       %A = undef
2137       %B = undef
2138       %C = undef
2139       %D = undef
2140       %E = undef
2141       %F = undef
2142
2143 This example points out that two '``undef``' operands are not
2144 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2145 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2146 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2147 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2148 its value over its "live range". This is true because the variable
2149 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2150 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2151 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2152 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2153 uses with" concept would not hold.
2154
2155 .. code-block:: llvm
2156
2157       %A = fdiv undef, %X
2158       %B = fdiv %X, undef
2159     Safe:
2160       %A = undef
2161     b: unreachable
2162
2163 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2164 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2165 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2166 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2167 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2168 However, in the second example, we can make a more aggressive
2169 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2170 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2171 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2172 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2173 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2174 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2175
2176 .. code-block:: llvm
2177
2178     a:  store undef -> %X
2179     b:  store %X -> undef
2180     Safe:
2181     a: <deleted>
2182     b: unreachable
2183
2184 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2185 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2186 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2187 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2188 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2189
2190 .. _poisonvalues:
2191
2192 Poison Values
2193 -------------
2194
2195 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2196 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2197 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2198 which results in undefined behavior.
2199
2200 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2201 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2202 the ``nsw`` flag.
2203
2204 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2205
2206 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2207 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2208    their dynamic predecessor basic block.
2209 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2210    in the dynamic callers of their functions.
2211 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2212    instructions that dynamically transfer control back to them.
2213 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2214    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2215    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2216 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2217    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2218    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2219    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2220 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2221    most recent preceding instruction with externally visible side
2222    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2223    operations <volatile>`.)
2224 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2225    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2226    multiple successors and the instruction is always executed when
2227    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2228    when control is transferred to another.
2229 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2230    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2231    be different if the terminator had transferred control to a different
2232    successor.
2233 -  Dependence is transitive.
2234
2235 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2236 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2237 on a poison value has undefined behavior.
2238
2239 Here are some examples:
2240
2241 .. code-block:: llvm
2242
2243     entry:
2244       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2245       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2246       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2247       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2248
2249       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2250       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2251
2252       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2253
2254       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2255       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2256       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2257       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2258
2259       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2260       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2261
2262     true:
2263       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2264                                            ; it has undefined behavior.
2265       br label %end
2266
2267     end:
2268       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2269                                            ; Both edges into this PHI are
2270                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2271                                            ; always results in a poison value.
2272
2273       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2274                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2275                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2276
2277       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2278                                            ; The same branch again, but this time the
2279                                            ; true block doesn't have side effects.
2280
2281     second_true:
2282       ; No side effects!
2283       ret void
2284
2285     second_end:
2286       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2287                                            ; on the store in %end. Also, it is
2288                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2289                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2290                                            ; behavior in this example).
2291
2292 .. _blockaddress:
2293
2294 Addresses of Basic Blocks
2295 -------------------------
2296
2297 ``blockaddress(@function, %block)``
2298
2299 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2300 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2301 Taking the address of the entry block is illegal.
2302
2303 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2304 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2305 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2306 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2307 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2308 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2309 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2310 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2311 instruction.
2312
2313 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2314 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2315
2316 .. _constantexprs:
2317
2318 Constant Expressions
2319 --------------------
2320
2321 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2322 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2323 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2324 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2325 The following is the syntax for constant expressions:
2326
2327 ``trunc (CST to TYPE)``
2328     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2329     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2330 ``zext (CST to TYPE)``
2331     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2332     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2333 ``sext (CST to TYPE)``
2334     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2335     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2336 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2337     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2338     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2339     must be floating point.
2340 ``fpext (CST to TYPE)``
2341     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2342     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2343     floating point.
2344 ``fptoui (CST to TYPE)``
2345     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2346     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2347     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2348     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2349     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2350 ``fptosi (CST to TYPE)``
2351     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2352     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2353     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2354     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2355     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2356 ``uitofp (CST to TYPE)``
2357     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2358     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2359     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2360     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2361     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2362 ``sitofp (CST to TYPE)``
2363     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2364     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2365     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2366     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2367     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2368 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2369     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2370     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2371     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2372     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2373 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2374     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2375     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2376     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2377     This one is *really* dangerous!
2378 ``bitcast (CST to TYPE)``
2379     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2380     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2381     instruction <i_bitcast>`.
2382 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2383     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2384     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2385     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2386     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2387 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2388     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2389 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2390     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2391 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2392     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2393 ``extractelement (VAL, IDX)``
2394     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2395     constants.
2396 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2397     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2398     constants.
2399 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2400     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2401     constants.
2402 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2403     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2404     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2405     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2406     least one index value must be specified.
2407 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2408     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2409     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2410     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2411     value must be specified.
2412 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2413     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2414     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2415     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2416     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2417     operations on floating point values are allowed).
2418
2419 Other Values
2420 ============
2421
2422 .. _inlineasmexprs:
2423
2424 Inline Assembler Expressions
2425 ----------------------------
2426
2427 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2428 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2429 value represents the inline assembler as a string (containing the
2430 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2431 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2432 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2433 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2434 assembler expression is:
2435
2436 .. code-block:: llvm
2437
2438     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2439
2440 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2441 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2442 Thus, typically we have:
2443
2444 .. code-block:: llvm
2445
2446     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2447
2448 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2449 marked as having side effects. This is done through the use of the
2450 '``sideeffect``' keyword, like so:
2451
2452 .. code-block:: llvm
2453
2454     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2455
2456 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2457 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2458 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2459 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2460 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2461 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2462
2463 .. code-block:: llvm
2464
2465     call void asm alignstack "eieio", ""()
2466
2467 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2468 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2469 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2470 the only supported dialects. An example is:
2471
2472 .. code-block:: llvm
2473
2474     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2475
2476 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2477 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2478 keyword last.
2479
2480 Inline Asm Metadata
2481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2482
2483 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2484 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2485 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2486 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2487 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2488 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2489 it. For example:
2490
2491 .. code-block:: llvm
2492
2493     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2494     ...
2495     !42 = !{ i32 1234567 }
2496
2497 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2498 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2499 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2500 occurs on.
2501
2502 .. _metadata:
2503
2504 Metadata Nodes and Metadata Strings
2505 -----------------------------------
2506
2507 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2508 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2509 code generator. One example application of metadata is source-level
2510 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2511 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2512 preceding exclamation point ('``!``').
2513
2514 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2515 contain any character by escaping non-printable characters with
2516 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2517 "``!"test\00"``".
2518
2519 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2520 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2521 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2522 their operand. For example:
2523
2524 .. code-block:: llvm
2525
2526     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2527
2528 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2529 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2530 example:
2531
2532 .. code-block:: llvm
2533
2534     !foo =  metadata !{!4, !3}
2535
2536 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2537 function is using two metadata arguments:
2538
2539 .. code-block:: llvm
2540
2541     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2542
2543 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2544 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2545
2546 .. code-block:: llvm
2547
2548     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2549
2550 More information about specific metadata nodes recognized by the
2551 optimizers and code generator is found below.
2552
2553 '``tbaa``' Metadata
2554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2555
2556 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2557 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2558 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2559 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2560 custom alias analysis behavior for other languages.
2561
2562 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2563 to three fields, e.g.:
2564
2565 .. code-block:: llvm
2566
2567     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2568     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2569     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2570     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2571
2572 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2573 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2574 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2575 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2576 common names.
2577
2578 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2579 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2580 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2581 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2582 from multiple front-ends is handled conservatively.
2583
2584 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2585 indicates that the type is "constant" (meaning
2586 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2587 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2588
2589 '``tbaa.struct``' Metadata
2590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2591
2592 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2593 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2594 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2595 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2596 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2597 of the aggregate.
2598
2599 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2600 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2601
2602 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2603 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2604 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2605 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2606 its tbaa tag. e.g.:
2607
2608 .. code-block:: llvm
2609
2610     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2611
2612 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2613 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2614 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2615
2616 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2617 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2618 does not carry useful data and need not be preserved.
2619
2620 '``fpmath``' Metadata
2621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2622
2623 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2624 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2625 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2626 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2627 it. ULP is defined as follows:
2628
2629     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2630     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2631     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2632     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2633     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2634
2635 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2636 number representing the maximum relative error, for example:
2637
2638 .. code-block:: llvm
2639
2640     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2641
2642 '``range``' Metadata
2643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2644
2645 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2646 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2647 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2648 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2649 pair has the following properties:
2650
2651 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2652 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2653 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2654 -  The range is allowed to wrap.
2655 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2656    ``a!=b``.
2657
2658 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2659 they must be non-contiguous.
2660
2661 Examples:
2662
2663 .. code-block:: llvm
2664
2665       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2666       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2667       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2668       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2669     ...
2670     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2671     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2672     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2673     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2674
2675 '``llvm.loop``'
2676 ^^^^^^^^^^^^^^^
2677
2678 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2679 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2680 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2681 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2682 specified with the name ``llvm.loop``.
2683
2684 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2685 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2686 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2687 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2688 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2689 constructs:
2690
2691 .. code-block:: llvm
2692
2693     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2694     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2695
2696 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2697 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2698 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2699 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2700
2701 .. code-block:: llvm
2702
2703       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2704     ...
2705     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2706     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2707
2708 '``llvm.mem``'
2709 ^^^^^^^^^^^^^^^
2710
2711 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2712 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2713
2714 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2716
2717 For a loop to be parallel, in addition to using
2718 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2719 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2720 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2721 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2722 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2723 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2724 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2725 body.
2726
2727 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2728 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2729 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2730
2731 .. code-block:: llvm
2732
2733    for.body:
2734      ...
2735      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2736      ...
2737      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2738      ...
2739      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2740
2741    for.end:
2742    ...
2743    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2744
2745 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2746 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2747 the loop identifier metadata node directly:
2748
2749 .. code-block:: llvm
2750
2751    outer.for.body:
2752    ...
2753
2754    inner.for.body:
2755      ...
2756      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2757      ...
2758      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2759      ...
2760      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2761
2762    inner.for.end:
2763      ...
2764      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2765      ...
2766      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2767      ...
2768      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2769
2770    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2771    ...
2772    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2773    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2774    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2775
2776 '``llvm.vectorizer``'
2777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2778
2779 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2780 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2781
2782 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2783 loop identification metadata.
2784
2785 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2787
2788 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2789 loop exactly ``N`` times.
2790
2791 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2792 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2793
2794 .. code-block:: llvm
2795
2796    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2797
2798 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2799 loop.
2800
2801 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2802 determined automatically.
2803
2804 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2806
2807 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2808 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2809 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2810 it believes it is valid to do so.
2811
2812 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2813 operand is an integer specifying the width. For example:
2814
2815 .. code-block:: llvm
2816
2817    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2818
2819 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2820 loop.
2821
2822 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2823 automatically.
2824
2825 Module Flags Metadata
2826 =====================
2827
2828 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2829 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2830 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2831 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2832 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2833 look it up.
2834
2835 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2836 Each triplet has the following form:
2837
2838 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2839    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2840    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2841    described below.
2842 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2843    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2844    including entries with the **Require** behavior).
2845 -  The third element is the value of the flag.
2846
2847 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2848 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2849 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2850 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2851 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2852 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2853
2854 The following behaviors are supported:
2855
2856 .. list-table::
2857    :header-rows: 1
2858    :widths: 10 90
2859
2860    * - Value
2861      - Behavior
2862
2863    * - 1
2864      - **Error**
2865            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2866            is that of the operands.
2867
2868    * - 2
2869      - **Warning**
2870            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2871            operand for the flag from the first module being linked.
2872
2873    * - 3
2874      - **Require**
2875            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2876            specified value after linking is performed. The value must be a
2877            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2878            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2879            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2880            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2881            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2882
2883    * - 4
2884      - **Override**
2885            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2886            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2887            differ, an error will be emitted.
2888
2889    * - 5
2890      - **Append**
2891            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2892
2893    * - 6
2894      - **AppendUnique**
2895            Appends the two values, which are required to be metadata
2896            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2897            during the append operation.
2898
2899 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2900 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2901 value) or **Override**.
2902
2903 An example of module flags:
2904
2905 .. code-block:: llvm
2906
2907     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2908     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2909     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2910     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2911       metadata !{
2912         metadata !"foo", i32 1
2913       }
2914     }
2915     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2916
2917 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2918    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2919    values are not equal.
2920
2921 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2922    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2923    '37'.
2924
2925 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2926    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2927    warning if their values are not equal.
2928
2929 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2930
2931    ::
2932
2933        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2934
2935    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2936    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2937    performed.
2938
2939 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2940 ----------------------------------------------------
2941
2942 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2943 collection in a special section called "image info". The metadata
2944 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2945 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2946 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2947 be merged rather than appended together.
2948
2949 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2950 following key-value pairs:
2951
2952 .. list-table::
2953    :header-rows: 1
2954    :widths: 30 70
2955
2956    * - Key
2957      - Value
2958
2959    * - ``Objective-C Version``
2960      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2961
2962    * - ``Objective-C Image Info Version``
2963      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2964        always 0.
2965
2966    * - ``Objective-C Image Info Section``
2967      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2968        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2969        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2970        Objective-C ABI version 2.
2971
2972    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2973      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2974        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2975        collection supported.
2976
2977    * - ``Objective-C GC Only``
2978      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2979        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2980        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2981
2982 Some important flag interactions:
2983
2984 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2985    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2986    2, then the resulting module has the
2987    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2988 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2989    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2990
2991 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2992 --------------------------------------------
2993
2994 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2995 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2996 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2997 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2998
2999 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3000 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3001 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3002 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3003 list of metadata strings defining linker options.
3004
3005 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3006 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3007 framework::
3008
3009     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3010        metadata !{
3011           metadata !{ metadata !"-lz" },
3012           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3013     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3014
3015 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3016 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3017 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3018 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3019 assembly writer or object file emitter.
3020
3021 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3022 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3023 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3024
3025 .. _intrinsicglobalvariables:
3026
3027 Intrinsic Global Variables
3028 ==========================
3029
3030 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3031 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3032 All globals of this sort should have a section specified as
3033 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3034 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3035
3036 .. _gv_llvmused:
3037
3038 The '``llvm.used``' Global Variable
3039 -----------------------------------
3040
3041 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3042 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3043 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3044 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3045 use of it is:
3046
3047 .. code-block:: llvm
3048
3049     @X = global i8 4
3050     @Y = global i32 123
3051
3052     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3053        i8* @X,
3054        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3055     ], section "llvm.metadata"
3056
3057 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3058 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3059 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3060 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3061 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3062 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3063 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3064
3065 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3066 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3067 molesting the symbol.
3068
3069 .. _gv_llvmcompilerused:
3070
3071 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3072 --------------------------------------------
3073
3074 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3075 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3076 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3077 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3078 by ``@llvm.used``.
3079
3080 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3081 and should not be exposed to source languages.
3082
3083 .. _gv_llvmglobalctors:
3084
3085 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3086 -------------------------------------------
3087
3088 .. code-block:: llvm
3089
3090     %0 = type { i32, void ()* }
3091     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3092
3093 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3094 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3095 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3096 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3097 is not defined.
3098
3099 .. _llvmglobaldtors:
3100
3101 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3102 -------------------------------------------
3103
3104 .. code-block:: llvm
3105
3106     %0 = type { i32, void ()* }
3107     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3108
3109 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3110 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3111 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3112 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3113 defined.
3114
3115 Instruction Reference
3116 =====================
3117
3118 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3119 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3120 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3121 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3122 :ref:`other instructions <otherops>`.
3123
3124 .. _terminators:
3125
3126 Terminator Instructions
3127 -----------------------
3128
3129 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3130 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3131 block should be executed after the current block is finished. These
3132 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3133 control flow, not values (the one exception being the
3134 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3135
3136 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3137 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3138 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3139 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3140
3141 .. _i_ret:
3142
3143 '``ret``' Instruction
3144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3145
3146 Syntax:
3147 """""""
3148
3149 ::
3150
3151       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3152       ret void                 ; Return from void function
3153
3154 Overview:
3155 """""""""
3156
3157 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3158 a value) from a function back to the caller.
3159
3160 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3161 value and then causes control flow, and one that just causes control
3162 flow to occur.
3163
3164 Arguments:
3165 """"""""""
3166
3167 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3168 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3169 class <t_firstclass>`' type.
3170
3171 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3172 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3173 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3174 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3175 value.
3176
3177 Semantics:
3178 """"""""""
3179
3180 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3181 the calling function's context. If the caller is a
3182 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3183 instruction after the call. If the caller was an
3184 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3185 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3186 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3187 value.
3188
3189 Example:
3190 """"""""
3191
3192 .. code-block:: llvm
3193
3194       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3195       ret void                        ; Return from a void function
3196       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3197
3198 .. _i_br:
3199
3200 '``br``' Instruction
3201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3202
3203 Syntax:
3204 """""""
3205
3206 ::
3207
3208       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3209       br label <dest>          ; Unconditional branch
3210
3211 Overview:
3212 """""""""
3213
3214 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3215 different basic block in the current function. There are two forms of
3216 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3217 unconditional branch.
3218
3219 Arguments:
3220 """"""""""
3221
3222 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3223 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3224 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3225
3226 Semantics:
3227 """"""""""
3228
3229 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3230 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3231 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3232 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3233
3234 Example:
3235 """"""""
3236
3237 .. code-block:: llvm
3238
3239     Test:
3240       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3241       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3242     IfEqual:
3243       ret i32 1
3244     IfUnequal:
3245       ret i32 0
3246
3247 .. _i_switch:
3248
3249 '``switch``' Instruction
3250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3251
3252 Syntax:
3253 """""""
3254
3255 ::
3256
3257       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3258
3259 Overview:
3260 """""""""
3261
3262 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3263 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3264 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3265 destinations.
3266
3267 Arguments:
3268 """"""""""
3269
3270 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3271 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3272 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3273 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3274
3275 Semantics:
3276 """"""""""
3277
3278 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3279 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3280 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3281 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3282 to the default destination.
3283
3284 Implementation:
3285 """""""""""""""
3286
3287 Depending on properties of the target machine and the particular
3288 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3289 different ways. For example, it could be generated as a series of
3290 chained conditional branches or with a lookup table.
3291
3292 Example:
3293 """"""""
3294
3295 .. code-block:: llvm
3296
3297      ; Emulate a conditional br instruction
3298      %Val = zext i1 %value to i32
3299      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3300
3301      ; Emulate an unconditional br instruction
3302      switch i32 0, label %dest [ ]
3303
3304      ; Implement a jump table:
3305      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3306                                          i32 1, label %onone
3307                                          i32 2, label %ontwo ]
3308
3309 .. _i_indirectbr:
3310
3311 '``indirectbr``' Instruction
3312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3313
3314 Syntax:
3315 """""""
3316
3317 ::
3318
3319       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3320
3321 Overview:
3322 """""""""
3323
3324 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3325 label within the current function, whose address is specified by
3326 "``address``". Address must be derived from a
3327 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3328
3329 Arguments:
3330 """"""""""
3331
3332 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3333 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3334 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3335 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3336
3337 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3338 accurate understanding of the CFG.
3339
3340 Semantics:
3341 """"""""""
3342
3343 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3344 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3345 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3346 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3347
3348 Implementation:
3349 """""""""""""""
3350
3351 This is typically implemented with a jump through a register.
3352
3353 Example:
3354 """"""""
3355
3356 .. code-block:: llvm
3357
3358      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3359
3360 .. _i_invoke:
3361
3362 '``invoke``' Instruction
3363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3364
3365 Syntax:
3366 """""""
3367
3368 ::
3369
3370       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3371                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3372
3373 Overview:
3374 """""""""
3375
3376 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3377 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3378 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3379 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3380 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3381 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3382 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3383 nearest "exception" label.
3384
3385 The '``exception``' label is a `landing
3386 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3387 '``exception``' label is required to have the
3388 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3389 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3390 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3391 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3392 instruction, so that the important information contained within the
3393 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3394
3395 Arguments:
3396 """"""""""
3397
3398 This instruction requires several arguments:
3399
3400 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3401    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3402    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3403 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3404    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3405    are valid here.
3406 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3407    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3408    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3409    branching off an arbitrary pointer to function value.
3410 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3411    function to be invoked.
3412 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3413    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3414    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3415    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3416    extra arguments can be specified.
3417 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3418    executes a '``ret``' instruction.
3419 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3420    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3421    mechanism.
3422 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3423    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3424    attributes are valid here.
3425
3426 Semantics:
3427 """"""""""
3428
3429 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3430 instruction in most regards. The primary difference is that it
3431 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3432 library to unwind the stack.
3433
3434 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3435 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3436 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3437 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3438
3439 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3440 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3441 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3442 return value is available.
3443
3444 Example:
3445 """"""""
3446
3447 .. code-block:: llvm
3448
3449       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3450                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3451       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3452                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3453
3454 .. _i_resume:
3455
3456 '``resume``' Instruction
3457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3458
3459 Syntax:
3460 """""""
3461
3462 ::
3463
3464       resume <type> <value>
3465
3466 Overview:
3467 """""""""
3468
3469 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3470 successors.
3471
3472 Arguments:
3473 """"""""""
3474
3475 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3476 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3477 function.
3478
3479 Semantics:
3480 """"""""""
3481
3482 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3483 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3484 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3485
3486 Example:
3487 """"""""
3488
3489 .. code-block:: llvm
3490
3491       resume { i8*, i32 } %exn
3492
3493 .. _i_unreachable:
3494
3495 '``unreachable``' Instruction
3496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3497
3498 Syntax:
3499 """""""
3500
3501 ::
3502
3503       unreachable
3504
3505 Overview:
3506 """""""""
3507
3508 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3509 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3510 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3511 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3512
3513 Semantics:
3514 """"""""""
3515
3516 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3517
3518 .. _binaryops:
3519
3520 Binary Operations
3521 -----------------
3522
3523 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3524 They require two operands of the same type, execute an operation on
3525 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3526 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3527 result value has the same type as its operands.
3528
3529 There are several different binary operators:
3530
3531 .. _i_add:
3532
3533 '``add``' Instruction
3534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3535
3536 Syntax:
3537 """""""
3538
3539 ::
3540
3541       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3542       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3543       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3544       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3545
3546 Overview:
3547 """""""""
3548
3549 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3550
3551 Arguments:
3552 """"""""""
3553
3554 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3555 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3556 arguments must have identical types.
3557
3558 Semantics:
3559 """"""""""
3560
3561 The value produced is the integer sum of the two operands.
3562
3563 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3564 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3565 the result.
3566
3567 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3568 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3569
3570 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3571 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3572 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3573 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3574
3575 Example:
3576 """"""""
3577
3578 .. code-block:: llvm
3579
3580       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3581
3582 .. _i_fadd:
3583
3584 '``fadd``' Instruction
3585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3586
3587 Syntax:
3588 """""""
3589
3590 ::
3591
3592       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3593
3594 Overview:
3595 """""""""
3596
3597 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3598
3599 Arguments:
3600 """"""""""
3601
3602 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3603 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3604 Both arguments must have identical types.
3605
3606 Semantics:
3607 """"""""""
3608
3609 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3610 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3611 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3612 optimizations:
3613
3614 Example:
3615 """"""""
3616
3617 .. code-block:: llvm
3618
3619       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3620
3621 '``sub``' Instruction
3622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3623
3624 Syntax:
3625 """""""
3626
3627 ::
3628
3629       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3630       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3631       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3632       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3633
3634 Overview:
3635 """""""""
3636
3637 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3638
3639 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3640 instruction present in most other intermediate representations.
3641
3642 Arguments:
3643 """"""""""
3644
3645 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3646 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3647 arguments must have identical types.
3648
3649 Semantics:
3650 """"""""""
3651
3652 The value produced is the integer difference of the two operands.
3653
3654 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3655 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3656 the result.
3657
3658 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3659 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3660
3661 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3662 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3663 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3664 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3665
3666 Example:
3667 """"""""
3668
3669 .. code-block:: llvm
3670
3671       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3672       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3673
3674 .. _i_fsub:
3675
3676 '``fsub``' Instruction
3677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3678
3679 Syntax:
3680 """""""
3681
3682 ::
3683
3684       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3685
3686 Overview:
3687 """""""""
3688
3689 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3690
3691 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3692 instruction present in most other intermediate representations.
3693
3694 Arguments:
3695 """"""""""
3696
3697 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3698 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3699 Both arguments must have identical types.
3700
3701 Semantics:
3702 """"""""""
3703
3704 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3705 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3706 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3707 unsafe floating point optimizations:
3708
3709 Example:
3710 """"""""
3711
3712 .. code-block:: llvm
3713
3714       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3715       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3716
3717 '``mul``' Instruction
3718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3719
3720 Syntax:
3721 """""""
3722
3723 ::
3724
3725       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3726       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3727       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3728       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3729
3730 Overview:
3731 """""""""
3732
3733 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3734
3735 Arguments:
3736 """"""""""
3737
3738 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3739 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3740 arguments must have identical types.
3741
3742 Semantics:
3743 """"""""""
3744
3745 The value produced is the integer product of the two operands.
3746
3747 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3748 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3749 bit width of the result.
3750
3751 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3752 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3753 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3754 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3755 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3756 product.
3757
3758 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3759 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3760 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3761 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3762
3763 Example:
3764 """"""""
3765
3766 .. code-block:: llvm
3767
3768       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3769
3770 .. _i_fmul:
3771
3772 '``fmul``' Instruction
3773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3774
3775 Syntax:
3776 """""""
3777
3778 ::
3779
3780       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3781
3782 Overview:
3783 """""""""
3784
3785 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3786
3787 Arguments:
3788 """"""""""
3789
3790 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3791 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3792 Both arguments must have identical types.
3793
3794 Semantics:
3795 """"""""""
3796
3797 The value produced is the floating point product of the two operands.
3798 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3799 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3800 unsafe floating point optimizations:
3801
3802 Example:
3803 """"""""
3804
3805 .. code-block:: llvm
3806
3807       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3808
3809 '``udiv``' Instruction
3810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3811
3812 Syntax:
3813 """""""
3814
3815 ::
3816
3817       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3818       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3819
3820 Overview:
3821 """""""""
3822
3823 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3824
3825 Arguments:
3826 """"""""""
3827
3828 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3829 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3830 arguments must have identical types.
3831
3832 Semantics:
3833 """"""""""
3834
3835 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3836
3837 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3838 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3839
3840 Division by zero leads to undefined behavior.
3841
3842 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3843 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3844 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3845
3846 Example:
3847 """"""""
3848
3849 .. code-block:: llvm
3850
3851       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3852
3853 '``sdiv``' Instruction
3854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3855
3856 Syntax:
3857 """""""
3858
3859 ::
3860
3861       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3862       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3863
3864 Overview:
3865 """""""""
3866
3867 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3868
3869 Arguments:
3870 """"""""""
3871
3872 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3873 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3874 arguments must have identical types.
3875
3876 Semantics:
3877 """"""""""
3878
3879 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3880 rounded towards zero.
3881
3882 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3883 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3884
3885 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3886 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3887 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3888
3889 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3890 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3891
3892 Example:
3893 """"""""
3894
3895 .. code-block:: llvm
3896
3897       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3898
3899 .. _i_fdiv:
3900
3901 '``fdiv``' Instruction
3902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3903
3904 Syntax:
3905 """""""
3906
3907 ::
3908
3909       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3910
3911 Overview:
3912 """""""""
3913
3914 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3915
3916 Arguments:
3917 """"""""""
3918
3919 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3920 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3921 Both arguments must have identical types.
3922
3923 Semantics:
3924 """"""""""
3925
3926 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3927 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3928 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3929 unsafe floating point optimizations:
3930
3931 Example:
3932 """"""""
3933
3934 .. code-block:: llvm
3935
3936       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3937
3938 '``urem``' Instruction
3939 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3940
3941 Syntax:
3942 """""""
3943
3944 ::
3945
3946       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3947
3948 Overview:
3949 """""""""
3950
3951 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3952 division of its two arguments.
3953
3954 Arguments:
3955 """"""""""
3956
3957 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3958 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3959 arguments must have identical types.
3960
3961 Semantics:
3962 """"""""""
3963
3964 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3965 This instruction always performs an unsigned division to get the
3966 remainder.
3967
3968 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3969 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3970
3971 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3972
3973 Example:
3974 """"""""
3975
3976 .. code-block:: llvm
3977
3978       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3979
3980 '``srem``' Instruction
3981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3982
3983 Syntax:
3984 """""""
3985
3986 ::
3987
3988       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3989
3990 Overview:
3991 """""""""
3992
3993 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3994 division of its two operands. This instruction can also take
3995 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3996 must be integers.
3997
3998 Arguments:
3999 """"""""""
4000
4001 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4002 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4003 arguments must have identical types.
4004
4005 Semantics:
4006 """"""""""
4007
4008 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4009 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4010 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4011 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4012 difference, see `The Math
4013 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4014 table of how this is implemented in various languages, please see
4015 `Wikipedia: modulo
4016 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4017
4018 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4019 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4020
4021 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4022 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4023 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4024 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4025 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4026 result of the division and the remainder.)
4027
4028 Example:
4029 """"""""
4030
4031 .. code-block:: llvm
4032
4033       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4034
4035 .. _i_frem:
4036
4037 '``frem``' Instruction
4038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4039
4040 Syntax:
4041 """""""
4042
4043 ::
4044
4045       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4046
4047 Overview:
4048 """""""""
4049
4050 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4051 its two operands.
4052
4053 Arguments:
4054 """"""""""
4055
4056 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4057 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4058 Both arguments must have identical types.
4059
4060 Semantics:
4061 """"""""""
4062
4063 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4064 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4065 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4066 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4067
4068 Example:
4069 """"""""
4070
4071 .. code-block:: llvm
4072
4073       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4074
4075 .. _bitwiseops:
4076
4077 Bitwise Binary Operations
4078 -------------------------
4079
4080 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4081 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4082 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4083 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4084 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4085
4086 '``shl``' Instruction
4087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4088
4089 Syntax:
4090 """""""
4091
4092 ::
4093
4094       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4095       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4096       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4097       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4098
4099 Overview:
4100 """""""""
4101
4102 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4103 a specified number of bits.
4104
4105 Arguments:
4106 """"""""""
4107
4108 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4109 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4110 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4111
4112 Semantics:
4113 """"""""""
4114
4115 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4116 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4117 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4118 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4119 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4120 in ``op2``.
4121
4122 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4123 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4124 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4125 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4126 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4127 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4128 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4129
4130 Example:
4131 """"""""
4132
4133 .. code-block:: llvm
4134
4135       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4136       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4137       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4138       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4139       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4140
4141 '``lshr``' Instruction
4142 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4143
4144 Syntax:
4145 """""""
4146
4147 ::
4148
4149       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4150       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4151
4152 Overview:
4153 """""""""
4154
4155 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4156 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4157
4158 Arguments:
4159 """"""""""
4160
4161 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4162 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4163 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4164
4165 Semantics:
4166 """"""""""
4167
4168 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4169 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4170 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4171 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4172 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4173 corresponding shift amount in ``op2``.
4174
4175 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4176 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4177 non-zero.
4178
4179 Example:
4180 """"""""
4181
4182 .. code-block:: llvm
4183
4184       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4185       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4186       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4187       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4188       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4189       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4190
4191 '``ashr``' Instruction
4192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4193
4194 Syntax:
4195 """""""
4196
4197 ::
4198
4199       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4200       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4201
4202 Overview:
4203 """""""""
4204
4205 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4206 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4207 extension.
4208
4209 Arguments:
4210 """"""""""
4211
4212 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4213 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4214 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4215
4216 Semantics:
4217 """"""""""
4218
4219 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4220 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4221 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4222 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4223 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4224 corresponding shift amount in ``op2``.
4225
4226 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4227 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4228 non-zero.
4229
4230 Example:
4231 """"""""
4232
4233 .. code-block:: llvm
4234
4235       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4236       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4237       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4238       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4239       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4240       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4241
4242 '``and``' Instruction
4243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4244
4245 Syntax:
4246 """""""
4247
4248 ::
4249
4250       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4251
4252 Overview:
4253 """""""""
4254
4255 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4256 operands.
4257
4258 Arguments:
4259 """"""""""
4260
4261 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4262 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4263 arguments must have identical types.
4264
4265 Semantics:
4266 """"""""""
4267
4268 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4269
4270 +-----+-----+-----+
4271 | In0 | In1 | Out |
4272 +-----+-----+-----+
4273 |   0 |   0 |   0 |
4274 +-----+-----+-----+
4275 |   0 |   1 |   0 |
4276 +-----+-----+-----+
4277 |   1 |   0 |   0 |
4278 +-----+-----+-----+
4279 |   1 |   1 |   1 |
4280 +-----+-----+-----+
4281
4282 Example:
4283 """"""""
4284
4285 .. code-block:: llvm
4286
4287       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4288       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4289       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4290
4291 '``or``' Instruction
4292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4293
4294 Syntax:
4295 """""""
4296
4297 ::
4298
4299       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4300
4301 Overview:
4302 """""""""
4303
4304 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4305 two operands.
4306
4307 Arguments:
4308 """"""""""
4309
4310 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4311 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4312 arguments must have identical types.
4313
4314 Semantics:
4315 """"""""""
4316
4317 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4318
4319 +-----+-----+-----+
4320 | In0 | In1 | Out |
4321 +-----+-----+-----+
4322 |   0 |   0 |   0 |
4323 +-----+-----+-----+
4324 |   0 |   1 |   1 |
4325 +-----+-----+-----+
4326 |   1 |   0 |   1 |
4327 +-----+-----+-----+
4328 |   1 |   1 |   1 |
4329 +-----+-----+-----+
4330
4331 Example:
4332 """"""""
4333
4334 ::
4335
4336       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4337       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4338       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4339
4340 '``xor``' Instruction
4341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4342
4343 Syntax:
4344 """""""
4345
4346 ::
4347
4348       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4349
4350 Overview:
4351 """""""""
4352
4353 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4354 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4355 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4356
4357 Arguments:
4358 """"""""""
4359
4360 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4361 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4362 arguments must have identical types.
4363
4364 Semantics:
4365 """"""""""
4366
4367 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4368
4369 +-----+-----+-----+
4370 | In0 | In1 | Out |
4371 +-----+-----+-----+
4372 |   0 |   0 |   0 |
4373 +-----+-----+-----+
4374 |   0 |   1 |   1 |
4375 +-----+-----+-----+
4376 |   1 |   0 |   1 |
4377 +-----+-----+-----+
4378 |   1 |   1 |   0 |
4379 +-----+-----+-----+
4380
4381 Example:
4382 """"""""
4383
4384 .. code-block:: llvm
4385
4386       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4387       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4388       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4389       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4390
4391 Vector Operations
4392 -----------------
4393
4394 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4395 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4396 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4397 While LLVM does directly support these vector operations, many
4398 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4399 take full advantage of a specific target.
4400
4401 .. _i_extractelement:
4402
4403 '``extractelement``' Instruction
4404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4405
4406 Syntax:
4407 """""""
4408
4409 ::
4410
4411       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4412
4413 Overview:
4414 """""""""
4415
4416 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4417 from a vector at a specified index.
4418
4419 Arguments:
4420 """"""""""
4421
4422 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4423 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4424 the position from which to extract the element. The index may be a
4425 variable.
4426
4427 Semantics:
4428 """"""""""
4429
4430 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4431 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4432 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4433
4434 Example:
4435 """"""""
4436
4437 .. code-block:: llvm
4438
4439       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4440
4441 .. _i_insertelement:
4442
4443 '``insertelement``' Instruction
4444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4445
4446 Syntax:
4447 """""""
4448
4449 ::
4450
4451       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4452
4453 Overview:
4454 """""""""
4455
4456 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4457 vector at a specified index.
4458
4459 Arguments:
4460 """"""""""
4461
4462 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4463 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4464 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4465 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4466 index may be a variable.
4467
4468 Semantics:
4469 """"""""""
4470
4471 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4472 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4473 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4474 undefined.
4475
4476 Example:
4477 """"""""
4478
4479 .. code-block:: llvm
4480
4481       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4482
4483 .. _i_shufflevector:
4484
4485 '``shufflevector``' Instruction
4486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4487
4488 Syntax:
4489 """""""
4490
4491 ::
4492
4493       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4494
4495 Overview:
4496 """""""""
4497
4498 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4499 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4500 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4501
4502 Arguments:
4503 """"""""""
4504
4505 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4506 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4507 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4508 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4509 same as the element type of the first two operands.
4510
4511 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4512 constant integer or undef values.
4513
4514 Semantics:
4515 """"""""""
4516
4517 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4518 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4519 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4520 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4521 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4522 only one vector.
4523
4524 Example:
4525 """"""""
4526
4527 .. code-block:: llvm
4528
4529       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4530                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4531       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4532                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4533       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4534                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4535       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4536                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4537
4538 Aggregate Operations
4539 --------------------
4540
4541 LLVM supports several instructions for working with
4542 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4543
4544 .. _i_extractvalue:
4545
4546 '``extractvalue``' Instruction
4547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4548
4549 Syntax:
4550 """""""
4551
4552 ::
4553
4554       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4555
4556 Overview:
4557 """""""""
4558
4559 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4560 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4561
4562 Arguments:
4563 """"""""""
4564
4565 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4566 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4567 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4568 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4569
4570 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4571
4572 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4573    omitted and assumed to be zero.
4574 -  At least one index must be specified.
4575 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4576
4577 Semantics:
4578 """"""""""
4579
4580 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4581 the index operands.
4582
4583 Example:
4584 """"""""
4585
4586 .. code-block:: llvm
4587
4588       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4589
4590 .. _i_insertvalue:
4591
4592 '``insertvalue``' Instruction
4593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4594
4595 Syntax:
4596 """""""
4597
4598 ::
4599
4600       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4601
4602 Overview:
4603 """""""""
4604
4605 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4606 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4607
4608 Arguments:
4609 """"""""""
4610
4611 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4612 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4613 a first-class value to insert. The following operands are constant
4614 indices indicating the position at which to insert the value in a
4615 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4616 to insert must have the same type as the value identified by the
4617 indices.
4618
4619 Semantics:
4620 """"""""""
4621
4622 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4623 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4624 indices is that of ``elt``.
4625
4626 Example:
4627 """"""""
4628
4629 .. code-block:: llvm
4630
4631       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4632       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4633       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4634
4635 .. _memoryops:
4636
4637 Memory Access and Addressing Operations
4638 ---------------------------------------
4639
4640 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4641 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4642 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4643 memory in LLVM.
4644
4645 .. _i_alloca:
4646
4647 '``alloca``' Instruction
4648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4649
4650 Syntax:
4651 """""""
4652
4653 ::
4654
4655       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4656
4657 Overview:
4658 """""""""
4659
4660 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4661 currently executing function, to be automatically released when this
4662 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4663 generic address space (address space zero).
4664
4665 Arguments:
4666 """"""""""
4667
4668 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4669 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4670 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4671 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4672 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4673 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4674 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4675 any convenient boundary compatible with the type.
4676
4677 '``type``' may be any sized type.
4678
4679 Semantics:
4680 """"""""""
4681
4682 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4683 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4684 memory is automatically released when the function returns. The
4685 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4686 variables that must have an address available. When the function returns
4687 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4688 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4689 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4690 is not specified.
4691
4692 Example:
4693 """"""""
4694
4695 .. code-block:: llvm
4696
4697       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4698       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4699       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4700       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4701
4702 .. _i_load:
4703
4704 '``load``' Instruction
4705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4706
4707 Syntax:
4708 """""""
4709
4710 ::
4711
4712       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4713       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4714       !<index> = !{ i32 1 }
4715
4716 Overview:
4717 """""""""
4718
4719 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4720
4721 Arguments:
4722 """"""""""
4723
4724 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4725 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4726 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4727 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4728 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4729 operations <volatile>`.
4730
4731 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4732 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4733 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4734 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4735 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4736 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4737 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4738 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4739 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4740 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4741 any defined semantics for atomic loads.
4742
4743 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4744 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4745 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4746 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4747 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4748 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4749 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4750
4751 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4752 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4753 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4754 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4755 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4756 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4757 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4758
4759 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4760 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4761 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4762 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4763 address points to memory which does not change value during program
4764 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4765 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4766
4767 Semantics:
4768 """"""""""
4769
4770 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4771 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4772 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4773 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4774 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4775 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4776 written using a store of the same type.
4777
4778 Examples:
4779 """""""""
4780
4781 .. code-block:: llvm
4782
4783       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4784       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4785       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4786
4787 .. _i_store:
4788
4789 '``store``' Instruction
4790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4791
4792 Syntax:
4793 """""""
4794
4795 ::
4796
4797       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4798       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4799
4800 Overview:
4801 """""""""
4802
4803 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4804
4805 Arguments:
4806 """"""""""
4807
4808 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4809 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4810 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4811 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4812 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4813 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4814 operations <volatile>`.
4815
4816 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4817 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4818 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4819 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4820 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4821 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4822 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4823 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4824 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4825 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4826 have any defined semantics for atomic stores.
4827
4828 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4829 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4830 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4831 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4832 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4833 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4834 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4835 safe.
4836
4837 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4838 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4839 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4840 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4841 be reused in the cache. The code generator may select special
4842 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4843 x86.
4844
4845 Semantics:
4846 """"""""""
4847
4848 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4849 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4850 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4851 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4852 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4853 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4854 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4855 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4856
4857 Example:
4858 """"""""
4859
4860 .. code-block:: llvm
4861
4862       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4863       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4864       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4865
4866 .. _i_fence:
4867
4868 '``fence``' Instruction
4869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4870
4871 Syntax:
4872 """""""
4873
4874 ::
4875
4876       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4877
4878 Overview:
4879 """""""""
4880
4881 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4882 between operations.
4883
4884 Arguments:
4885 """"""""""
4886
4887 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4888 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4889 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4890
4891 Semantics:
4892 """"""""""
4893
4894 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4895 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4896 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4897 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4898 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4899 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4900 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4901 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4902 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4903 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4904 *happens-before* edge.
4905
4906 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4907 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4908 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4909
4910 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4911 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4912 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4913
4914 Example:
4915 """"""""
4916
4917 .. code-block:: llvm
4918
4919       fence acquire                          ; yields {void}
4920       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4921
4922 .. _i_cmpxchg:
4923
4924 '``cmpxchg``' Instruction
4925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4926
4927 Syntax:
4928 """""""
4929
4930 ::
4931
4932       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4933
4934 Overview:
4935 """""""""
4936
4937 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4938 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4939 equal, it stores a new value into the memory.
4940
4941 Arguments:
4942 """"""""""
4943
4944 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4945 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4946 address, and a new value to place at that address if the compared values
4947 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4948 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4949 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4950 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4951 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4952 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4953 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4954
4955 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4956 synchronizes with other atomic operations.
4957
4958 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4959 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4960 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4961 respect to all other code in the system.
4962
4963 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4964 equal to the size in memory of the operand.
4965
4966 Semantics:
4967 """"""""""
4968
4969 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4970 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4971 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4972 returned.
4973
4974 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4975 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4976 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4977 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4978
4979 Example:
4980 """"""""
4981
4982 .. code-block:: llvm
4983
4984     entry:
4985       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4986       br label %loop
4987
4988     loop:
4989       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4990       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4991       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4992       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4993       br i1 %success, label %done, label %loop
4994
4995     done:
4996       ...
4997
4998 .. _i_atomicrmw:
4999
5000 '``atomicrmw``' Instruction
5001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5002
5003 Syntax:
5004 """""""
5005
5006 ::
5007
5008       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5009
5010 Overview:
5011 """""""""
5012
5013 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5014
5015 Arguments:
5016 """"""""""
5017
5018 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5019 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5020 operation. The operation must be one of the following keywords:
5021
5022 -  xchg
5023 -  add
5024 -  sub
5025 -  and
5026 -  nand
5027 -  or
5028 -  xor
5029 -  max
5030 -  min
5031 -  umax
5032 -  umin
5033
5034 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5035 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5036 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5037 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5038 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5039 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5040 operations <volatile>`.
5041
5042 Semantics:
5043 """"""""""
5044
5045 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5046 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5047 value at the location is returned. The modification is specified by the
5048 operation argument:
5049
5050 -  xchg: ``*ptr = val``
5051 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5052 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5053 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5054 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5055 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5056 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5057 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5058 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5059 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5060    comparison)
5061 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5062    comparison)
5063
5064 Example:
5065 """"""""
5066
5067 .. code-block:: llvm
5068
5069       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5070
5071 .. _i_getelementptr:
5072
5073 '``getelementptr``' Instruction
5074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5075
5076 Syntax:
5077 """""""
5078
5079 ::
5080
5081       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5082       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5083       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5084
5085 Overview:
5086 """""""""
5087
5088 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5089 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5090 address calculation only and does not access memory.
5091
5092 Arguments:
5093 """"""""""
5094
5095 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5096 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5097 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5098 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5099 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5100 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5101 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5102 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5103 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5104 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5105 would require loading the pointer before continuing calculation.
5106
5107 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5108 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5109 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5110 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5111 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5112 required to be constant. These integers are treated as signed values
5113 where relevant.
5114
5115 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5116 to LLVM:
5117
5118 .. code-block:: c
5119
5120     struct RT {
5121       char A;
5122       int B[10][20];
5123       char C;
5124     };
5125     struct ST {
5126       int X;
5127       double Y;
5128       struct RT Z;
5129     };
5130
5131     int *foo(struct ST *s) {
5132       return &s[1].Z.B[5][13];
5133     }
5134
5135 The LLVM code generated by Clang is:
5136
5137 .. code-block:: llvm
5138
5139     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5140     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5141
5142     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5143     entry:
5144       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5145       ret i32* %arrayidx
5146     }
5147
5148 Semantics:
5149 """"""""""
5150
5151 In the example above, the first index is indexing into the
5152 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5153 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5154 indexes into the third element of the structure, yielding a
5155 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5156 structure. The third index indexes into the second element of the
5157 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5158 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5159 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5160 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5161
5162 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5163 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5164 for the given testcase is equivalent to:
5165
5166 .. code-block:: llvm
5167
5168     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5169       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5170       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5171       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5172       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5173       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5174       ret i32* %t5
5175     }
5176
5177 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5178 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5179 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5180 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5181 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5182 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5183 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5184 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5185 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5186 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5187
5188 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5189 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5190 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5191 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5192 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5193 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5194 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5195 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5196 information.
5197
5198 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5199 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5200
5201 Example:
5202 """"""""
5203
5204 .. code-block:: llvm
5205
5206         ; yields [12 x i8]*:aptr
5207         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5208         ; yields i8*:vptr
5209         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5210         ; yields i8*:eptr
5211         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5212         ; yields i32*:iptr
5213         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5214
5215 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5216 must be a vector with the same number of elements. For example:
5217
5218 .. code-block:: llvm
5219
5220      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5221
5222 Conversion Operations
5223 ---------------------
5224
5225 The instructions in this category are the conversion instructions
5226 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5227 various bit conversions on the operand.
5228
5229 '``trunc .. to``' Instruction
5230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5231
5232 Syntax:
5233 """""""
5234
5235 ::
5236
5237       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5238
5239 Overview:
5240 """""""""
5241
5242 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5243
5244 Arguments:
5245 """"""""""
5246
5247 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5248 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5249 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5250 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5251 types are not allowed.
5252
5253 Semantics:
5254 """"""""""
5255
5256 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5257 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5258 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5259 It will always truncate bits.
5260
5261 Example:
5262 """"""""
5263
5264 .. code-block:: llvm
5265
5266       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5267       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5268       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5269       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5270
5271 '``zext .. to``' Instruction
5272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5273
5274 Syntax:
5275 """""""
5276
5277 ::
5278
5279       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5280
5281 Overview:
5282 """""""""
5283
5284 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5285
5286 Arguments:
5287 """"""""""
5288
5289 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5290 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5291 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5292 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5293
5294 Semantics:
5295 """"""""""
5296
5297 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5298 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5299
5300 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5301
5302 Example:
5303 """"""""
5304
5305 .. code-block:: llvm
5306
5307       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5308       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5309       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5310
5311 '``sext .. to``' Instruction
5312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5313
5314 Syntax:
5315 """""""
5316
5317 ::
5318
5319       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5320
5321 Overview:
5322 """""""""
5323
5324 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5325
5326 Arguments:
5327 """"""""""
5328
5329 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5330 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5331 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5332 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5333
5334 Semantics:
5335 """"""""""
5336
5337 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5338 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5339 of the type ``ty2``.
5340
5341 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5342
5343 Example:
5344 """"""""
5345
5346 .. code-block:: llvm
5347
5348       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5349       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5350       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5351
5352 '``fptrunc .. to``' Instruction
5353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5354
5355 Syntax:
5356 """""""
5357
5358 ::
5359
5360       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5361
5362 Overview:
5363 """""""""
5364
5365 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5366
5367 Arguments:
5368 """"""""""
5369
5370 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5371 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5372 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5373 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5374
5375 Semantics:
5376 """"""""""
5377
5378 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5379 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5380 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5381 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5382
5383 Example:
5384 """"""""
5385
5386 .. code-block:: llvm
5387
5388       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5389       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5390
5391 '``fpext .. to``' Instruction
5392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5393
5394 Syntax:
5395 """""""
5396
5397 ::
5398
5399       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5400
5401 Overview:
5402 """""""""
5403
5404 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5405 point value.
5406
5407 Arguments:
5408 """"""""""
5409
5410 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5411 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5412 to. The source type must be smaller than the destination type.
5413
5414 Semantics:
5415 """"""""""
5416
5417 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5418 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5419 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5420 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5421 *no-op cast* for a floating point cast.
5422
5423 Example:
5424 """"""""
5425
5426 .. code-block:: llvm
5427
5428       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5429       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5430
5431 '``fptoui .. to``' Instruction
5432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5433
5434 Syntax:
5435 """""""
5436
5437 ::
5438
5439       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5440
5441 Overview:
5442 """""""""
5443
5444 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5445 integer equivalent of type ``ty2``.
5446
5447 Arguments:
5448 """"""""""
5449
5450 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5451 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5452 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5453 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5454 type with the same number of elements as ``ty``
5455
5456 Semantics:
5457 """"""""""
5458
5459 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5460 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5461 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5462 are undefined.
5463
5464 Example:
5465 """"""""
5466
5467 .. code-block:: llvm
5468
5469       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5470       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5471       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5472
5473 '``fptosi .. to``' Instruction
5474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5475
5476 Syntax:
5477 """""""
5478
5479 ::
5480
5481       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5482
5483 Overview:
5484 """""""""
5485
5486 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5487 ``value`` to type ``ty2``.
5488
5489 Arguments:
5490 """"""""""
5491
5492 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5493 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5494 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5495 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5496 type with the same number of elements as ``ty``
5497
5498 Semantics:
5499 """"""""""
5500
5501 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5502 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5503 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5504 are undefined.
5505
5506 Example:
5507 """"""""
5508
5509 .. code-block:: llvm
5510
5511       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5512       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5513       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5514
5515 '``uitofp .. to``' Instruction
5516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5517
5518 Syntax:
5519 """""""
5520
5521 ::
5522
5523       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5524
5525 Overview:
5526 """""""""
5527
5528 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5529 and converts that value to the ``ty2`` type.
5530
5531 Arguments:
5532 """"""""""
5533
5534 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5535 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5536 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5537 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5538 type with the same number of elements as ``ty``
5539
5540 Semantics:
5541 """"""""""
5542
5543 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5544 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5545 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5546 are undefined.
5547
5548 Example:
5549 """"""""
5550
5551 .. code-block:: llvm
5552
5553       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5554       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5555
5556 '``sitofp .. to``' Instruction
5557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5558
5559 Syntax:
5560 """""""
5561
5562 ::
5563
5564       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5565
5566 Overview:
5567 """""""""
5568
5569 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5570 converts that value to the ``ty2`` type.
5571
5572 Arguments:
5573 """"""""""
5574
5575 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5576 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5577 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5578 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5579 type with the same number of elements as ``ty``
5580
5581 Semantics:
5582 """"""""""
5583
5584 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5585 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5586 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5587 undefined.
5588
5589 Example:
5590 """"""""
5591
5592 .. code-block:: llvm
5593
5594       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5595       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5596
5597 .. _i_ptrtoint:
5598
5599 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5601
5602 Syntax:
5603 """""""
5604
5605 ::
5606
5607       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5608
5609 Overview:
5610 """""""""
5611
5612 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5613 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5614
5615 Arguments:
5616 """"""""""
5617
5618 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5619 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5620 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5621 a vector of integers type.
5622
5623 Semantics:
5624 """"""""""
5625
5626 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5627 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5628 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5629 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5630 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5631 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5632 change.
5633
5634 Example:
5635 """"""""
5636
5637 .. code-block:: llvm
5638
5639       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5640       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5641       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5642
5643 .. _i_inttoptr:
5644
5645 '``inttoptr .. to``' Instruction
5646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5647
5648 Syntax:
5649 """""""
5650
5651 ::
5652
5653       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5654
5655 Overview:
5656 """""""""
5657
5658 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5659 pointer type, ``ty2``.
5660
5661 Arguments:
5662 """"""""""
5663
5664 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5665 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5666 type.
5667
5668 Semantics:
5669 """"""""""
5670
5671 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5672 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5673 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5674 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5675 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5676 nothing is done (*no-op cast*).
5677
5678 Example:
5679 """"""""
5680
5681 .. code-block:: llvm
5682
5683       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5684       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5685       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5686       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5687
5688 .. _i_bitcast:
5689
5690 '``bitcast .. to``' Instruction
5691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5692
5693 Syntax:
5694 """""""
5695
5696 ::
5697
5698       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5699
5700 Overview:
5701 """""""""
5702
5703 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5704 changing any bits.
5705
5706 Arguments:
5707 """"""""""
5708
5709 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5710 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5711 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5712 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5713 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5714 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5715 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5716 long as they have the same size).
5717
5718 Semantics:
5719 """"""""""
5720
5721 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5722 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5723 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5724 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5725 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5726 pointers) types with this instruction if the pointer sizes are
5727 equal. To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr
5728 <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5729
5730 Example:
5731 """"""""
5732
5733 .. code-block:: llvm
5734
5735       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5736       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5737       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5738       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5739
5740 .. _otherops:
5741
5742 Other Operations
5743 ----------------
5744
5745 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5746 which defy better classification.
5747
5748 .. _i_icmp:
5749
5750 '``icmp``' Instruction
5751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5752
5753 Syntax:
5754 """""""
5755
5756 ::
5757
5758       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5759
5760 Overview:
5761 """""""""
5762
5763 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5764 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5765 pointer, or pointer vector operands.
5766
5767 Arguments:
5768 """"""""""
5769
5770 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5771 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5772 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5773
5774 #. ``eq``: equal
5775 #. ``ne``: not equal
5776 #. ``ugt``: unsigned greater than
5777 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5778 #. ``ult``: unsigned less than
5779 #. ``ule``: unsigned less or equal
5780 #. ``sgt``: signed greater than
5781 #. ``sge``: signed greater or equal
5782 #. ``slt``: signed less than
5783 #. ``sle``: signed less or equal
5784
5785 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5786 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5787 must also be identical types.
5788
5789 Semantics:
5790 """"""""""
5791
5792 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5793 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5794 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5795
5796 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5797    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5798 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5799    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5800 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5801    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5802 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5803    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5804 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5805    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5806 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5807    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5808 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5809    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5810 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5811    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5812 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5813    if ``op1`` is less than ``op2``.
5814 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5815    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5816
5817 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5818 are compared as if they were integers.
5819
5820 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5821 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5822 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5823
5824 Example:
5825 """"""""
5826
5827 .. code-block:: llvm
5828
5829       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5830       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5831       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5832       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5833       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5834       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5835
5836 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5837 ``icmp`` instruction.
5838
5839 .. _i_fcmp:
5840
5841 '``fcmp``' Instruction
5842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5843
5844 Syntax:
5845 """""""
5846
5847 ::
5848
5849       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5850
5851 Overview:
5852 """""""""
5853
5854 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5855 values based on comparison of its operands.
5856
5857 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5858 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5859
5860 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5861 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5862 compared.
5863
5864 Arguments:
5865 """"""""""
5866
5867 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5868 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5869 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5870
5871 #. ``false``: no comparison, always returns false
5872 #. ``oeq``: ordered and equal
5873 #. ``ogt``: ordered and greater than
5874 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5875 #. ``olt``: ordered and less than
5876 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5877 #. ``one``: ordered and not equal
5878 #. ``ord``: ordered (no nans)
5879 #. ``ueq``: unordered or equal
5880 #. ``ugt``: unordered or greater than
5881 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5882 #. ``ult``: unordered or less than
5883 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5884 #. ``une``: unordered or not equal
5885 #. ``uno``: unordered (either nans)
5886 #. ``true``: no comparison, always returns true
5887
5888 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5889 that either operand may be a QNAN.
5890
5891 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5892 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5893 type. They must have identical types.
5894
5895 Semantics:
5896 """"""""""
5897
5898 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5899 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5900 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5901 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5902
5903 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5904 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5905    is equal to ``op2``.
5906 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5907    is greater than ``op2``.
5908 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5909    is greater than or equal to ``op2``.
5910 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5911    is less than ``op2``.
5912 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5913    is less than or equal to ``op2``.
5914 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5915    is not equal to ``op2``.
5916 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5917 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5918    equal to ``op2``.
5919 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5920    greater than ``op2``.
5921 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5922    greater than or equal to ``op2``.
5923 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5924    less than ``op2``.
5925 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5926    less than or equal to ``op2``.
5927 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5928    not equal to ``op2``.
5929 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5930 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5931
5932 Example:
5933 """"""""
5934
5935 .. code-block:: llvm
5936
5937       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5938       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5939       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5940       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5941
5942 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5943 ``fcmp`` instruction.
5944
5945 .. _i_phi:
5946
5947 '``phi``' Instruction
5948 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5949
5950 Syntax:
5951 """""""
5952
5953 ::
5954
5955       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5956
5957 Overview:
5958 """""""""
5959
5960 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5961 graph representing the function.
5962
5963 Arguments:
5964 """"""""""
5965
5966 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5967 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5968 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5969 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5970 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5971 label arguments.
5972
5973 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5974 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5975 block.
5976
5977 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5978 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5979 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5980 instruction's return value on the same edge).
5981
5982 Semantics:
5983 """"""""""
5984
5985 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5986 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5987 executed just prior to the current block.
5988
5989 Example:
5990 """"""""
5991
5992 .. code-block:: llvm
5993
5994     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5995       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5996       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5997       br label %Loop
5998
5999 .. _i_select:
6000
6001 '``select``' Instruction
6002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6003
6004 Syntax:
6005 """""""
6006
6007 ::
6008
6009       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6010
6011       selty is either i1 or {<N x i1>}
6012
6013 Overview:
6014 """""""""
6015
6016 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6017 condition, without branching.
6018
6019 Arguments:
6020 """"""""""
6021
6022 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6023 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6024 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6025 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6026 elements.
6027
6028 Semantics:
6029 """"""""""
6030
6031 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6032 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6033 argument.
6034
6035 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6036 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6037
6038 Example:
6039 """"""""
6040
6041 .. code-block:: llvm
6042
6043       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6044
6045 .. _i_call:
6046
6047 '``call``' Instruction
6048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6049
6050 Syntax:
6051 """""""
6052
6053 ::
6054
6055       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6056
6057 Overview:
6058 """""""""
6059
6060 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6061
6062 Arguments:
6063 """"""""""
6064
6065 This instruction requires several arguments:
6066
6067 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6068    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6069    be marked "tail" even if they do not occur before a
6070    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6071    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6072    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6073    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6074    automatic `sibling call
6075    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6076    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6077    when the following extra requirements are met:
6078
6079    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6080    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6081       uses value of call or is void).
6082    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6083       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6084    -  `Platform specific constraints are
6085       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6086
6087 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6088    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6089    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6090    calling convention of the call must match the calling convention of
6091    the target function, or else the behavior is undefined.
6092 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6093    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6094    are valid here.
6095 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6096    type of the return value. Functions that return no value are marked
6097    ``void``.
6098 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6099    being invoked. The argument types must match the types implied by
6100    this signature. This type can be omitted if the function is not
6101    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6102    function.
6103 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6104    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6105    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6106    to function value.
6107 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6108    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6109    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6110    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6111    extra arguments can be specified.
6112 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6113    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6114    attributes are valid here.
6115
6116 Semantics:
6117 """"""""""
6118
6119 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6120 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6121 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6122 flow continues with the instruction after the function call, and the
6123 return value of the function is bound to the result argument.
6124
6125 Example:
6126 """"""""
6127
6128 .. code-block:: llvm
6129
6130       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6131       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6132       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6133       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6134       call void %foo(i8 97 signext)
6135
6136       %struct.A = type { i32, i8 }
6137       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6138       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6139       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6140       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6141       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6142
6143 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6144 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6145 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6146 This is something we'd like to change in the future to provide better
6147 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6148
6149 .. _i_va_arg:
6150
6151 '``va_arg``' Instruction
6152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6153
6154 Syntax:
6155 """""""
6156
6157 ::
6158
6159       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6160
6161 Overview:
6162 """""""""
6163
6164 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6165 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6166 the ``va_arg`` macro in C.
6167
6168 Arguments:
6169 """"""""""
6170
6171 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6172 argument. It returns a value of the specified argument type and
6173 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6174 type of ``va_list`` is target specific.
6175
6176 Semantics:
6177 """"""""""
6178
6179 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6180 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6181 the next argument. For more information, see the variable argument
6182 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6183
6184 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6185 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6186 function.
6187
6188 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6189 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6190
6191 Example:
6192 """"""""
6193
6194 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6195
6196 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6197 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6198 types on any target.
6199
6200 .. _i_landingpad:
6201
6202 '``landingpad``' Instruction
6203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6204
6205 Syntax:
6206 """""""
6207
6208 ::
6209
6210       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6211       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6212
6213       <clause> := catch <type> <value>
6214       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6215
6216 Overview:
6217 """""""""
6218
6219 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6220 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6221 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6222 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6223 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6224 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6225
6226 Arguments:
6227 """"""""""
6228
6229 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6230 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6231 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6232
6233 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6234 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6235 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6236 clause takes an array constant as its argument. Use
6237 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6238 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6239 the ``cleanup`` flag.
6240
6241 Semantics:
6242 """"""""""
6243
6244 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6245 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6246 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6247 calling conventions, how the personality function results are
6248 represented in LLVM IR is target specific.
6249
6250 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6251 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6252 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6253 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6254 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6255 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6256 unwinding continues further up the call stack.
6257
6258 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6259
6260 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6261    of an '``invoke``' instruction.
6262 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6263    first non-PHI instruction.
6264 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6265    pad block.
6266 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6267    '``landingpad``' instruction.
6268 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6269    personality function.
6270
6271 Example:
6272 """"""""
6273
6274 .. code-block:: llvm
6275
6276       ;; A landing pad which can catch an integer.
6277       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6278                catch i8** @_ZTIi
6279       ;; A landing pad that is a cleanup.
6280       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6281                cleanup
6282       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6283       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6284                catch i8** @_ZTIi
6285                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6286
6287 .. _intrinsics:
6288
6289 Intrinsic Functions
6290 ===================
6291
6292 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6293 have well known names and semantics and are required to follow certain
6294 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6295 for the LLVM language that does not require changing all of the
6296 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6297 reader/writer, the parser, etc...).
6298
6299 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6300 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6301 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6302 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6303 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6304 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6305 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6306 are added that they be documented here.
6307
6308 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6309 represents a family of functions that perform the same operation but on
6310 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6311 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6312 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6313 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6314 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6315 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6316 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6317 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6318 argument or the result.
6319
6320 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6321 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6322 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6323 whose type is matched against another type do not. For example, the
6324 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6325 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6326 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6327 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6328 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6329 type is matched against the return type, it does not require its own
6330 name suffix.
6331
6332 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6333 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6334
6335 .. _int_varargs:
6336
6337 Variable Argument Handling Intrinsics
6338 -------------------------------------
6339
6340 Variable argument support is defined in LLVM with the
6341 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6342 functions. These functions are related to the similarly named macros
6343 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6344
6345 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6346 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6347 does not define what this type is, so all transformations should be
6348 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6349
6350 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6351 variable argument handling intrinsic functions are used.
6352
6353 .. code-block:: llvm
6354
6355     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6356       ; Initialize variable argument processing
6357       %ap = alloca i8*
6358       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6359       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6360
6361       ; Read a single integer argument
6362       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6363
6364       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6365       %aq = alloca i8*
6366       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6367       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6368       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6369
6370       ; Stop processing of arguments.
6371       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6372       ret i32 %tmp
6373     }
6374
6375     declare void @llvm.va_start(i8*)
6376     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6377     declare void @llvm.va_end(i8*)
6378
6379 .. _int_va_start:
6380
6381 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6383
6384 Syntax:
6385 """""""
6386
6387 ::
6388
6389       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6390
6391 Overview:
6392 """""""""
6393
6394 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6395 subsequent use by ``va_arg``.
6396
6397 Arguments:
6398 """"""""""
6399
6400 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6401
6402 Semantics:
6403 """"""""""
6404
6405 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6406 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6407 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6408 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6409 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6410 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6411 that out.
6412
6413 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6415
6416 Syntax:
6417 """""""
6418
6419 ::
6420
6421       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6422
6423 Overview:
6424 """""""""
6425
6426 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6427 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6428
6429 Arguments:
6430 """"""""""
6431
6432 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6433
6434 Semantics:
6435 """"""""""
6436
6437 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6438 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6439 element to which the argument points. Calls to
6440 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6441 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6442 ``llvm.va_end``.
6443
6444 .. _int_va_copy:
6445
6446 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6448
6449 Syntax:
6450 """""""
6451
6452 ::
6453
6454       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6455
6456 Overview:
6457 """""""""
6458
6459 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6460 from the source argument list to the destination argument list.
6461
6462 Arguments:
6463 """"""""""
6464
6465 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6466 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6467
6468 Semantics:
6469 """"""""""
6470
6471 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6472 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6473 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6474 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6475 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6476
6477 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6478 --------------------------------------
6479
6480 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6481 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6482 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6483 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6484 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6485 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6486 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6487 details, see `Accurate Garbage Collection with
6488 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6489
6490 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6491 address space (address space zero).
6492
6493 .. _int_gcroot:
6494
6495 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6497
6498 Syntax:
6499 """""""
6500
6501 ::
6502
6503       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6504
6505 Overview:
6506 """""""""
6507
6508 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6509 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6510
6511 Arguments:
6512 """"""""""
6513
6514 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6515 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6516 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6517 root.
6518
6519 Semantics:
6520 """"""""""
6521
6522 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6523 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6524 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6525 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6526 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6527
6528 .. _int_gcread:
6529
6530 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6532
6533 Syntax:
6534 """""""
6535
6536 ::
6537
6538       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6539
6540 Overview:
6541 """""""""
6542
6543 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6544 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6545 barriers.
6546
6547 Arguments:
6548 """"""""""
6549
6550 The second argument is the address to read from, which should be an
6551 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6552 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6553 runtime (otherwise null).
6554
6555 Semantics:
6556 """"""""""
6557
6558 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6559 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6560 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6561 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6562 algorithm <gc>`.
6563
6564 .. _int_gcwrite:
6565
6566 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6568
6569 Syntax:
6570 """""""
6571
6572 ::
6573
6574       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6575
6576 Overview:
6577 """""""""
6578
6579 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6580 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6581 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6582
6583 Arguments:
6584 """"""""""
6585
6586 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6587 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6588 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6589 object, Obj may be null.
6590
6591 Semantics:
6592 """"""""""
6593
6594 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6595 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6596 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6597 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6598 algorithm <gc>`.
6599
6600 Code Generator Intrinsics
6601 -------------------------
6602
6603 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6604 may only be implemented with code generator support.
6605
6606 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6608
6609 Syntax:
6610 """""""
6611
6612 ::
6613
6614       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6615
6616 Overview:
6617 """""""""
6618
6619 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6620 target-specific value indicating the return address of the current
6621 function or one of its callers.
6622
6623 Arguments:
6624 """"""""""
6625
6626 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6627 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6628 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6629 value.
6630
6631 Semantics:
6632 """"""""""
6633
6634 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6635 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6636 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6637 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6638 used for debugging purposes.
6639
6640 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6641 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6642 of the obvious source-language caller.
6643
6644 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6645 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6646
6647 Syntax:
6648 """""""
6649
6650 ::
6651
6652       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6653
6654 Overview:
6655 """""""""
6656
6657 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6658 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6659
6660 Arguments:
6661 """"""""""
6662
6663 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6664 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6665 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6666 value.
6667
6668 Semantics:
6669 """"""""""
6670
6671 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6672 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6673 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6674 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6675 used for debugging purposes.
6676
6677 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6678 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6679 of the obvious source-language caller.
6680
6681 .. _int_stacksave:
6682
6683 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6685
6686 Syntax:
6687 """""""
6688
6689 ::
6690
6691       declare i8* @llvm.stacksave()
6692
6693 Overview:
6694 """""""""
6695
6696 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6697 of the function stack, for use with
6698 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6699 implementing language features like scoped automatic variable sized
6700 arrays in C99.
6701
6702 Semantics:
6703 """"""""""
6704
6705 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6706 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6707 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6708 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6709 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6710 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6711 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6712
6713 .. _int_stackrestore:
6714
6715 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6717
6718 Syntax:
6719 """""""
6720
6721 ::
6722
6723       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6724
6725 Overview:
6726 """""""""
6727
6728 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6729 the function stack to the state it was in when the corresponding
6730 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6731 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6732 sized arrays in C99.
6733
6734 Semantics:
6735 """"""""""
6736
6737 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6738
6739 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6741
6742 Syntax:
6743 """""""
6744
6745 ::
6746
6747       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6748
6749 Overview:
6750 """""""""
6751
6752 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6753 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6754 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6755 its performance characteristics.
6756
6757 Arguments:
6758 """"""""""
6759
6760 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6761 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6762 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6763 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6764 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6765 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6766 arguments must be constant integers.
6767
6768 Semantics:
6769 """"""""""
6770
6771 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6772 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6773 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6774 the processor cache for better performance.
6775
6776 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6778
6779 Syntax:
6780 """""""
6781
6782 ::
6783
6784       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6785
6786 Overview:
6787 """""""""
6788
6789 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6790 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6791 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6792 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6793 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6794 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6795 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6796 allow correlations of simulation runs.
6797
6798 Arguments:
6799 """"""""""
6800
6801 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6802
6803 Semantics:
6804 """"""""""
6805
6806 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6807 that do not support this intrinsic may ignore it.
6808
6809 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6811
6812 Syntax:
6813 """""""
6814
6815 ::
6816
6817       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6818
6819 Overview:
6820 """""""""
6821
6822 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6823 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6824 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6825 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6826 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6827 timings.
6828
6829 Semantics:
6830 """"""""""
6831
6832 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6833 memory. Implementations are allowed to either return a application
6834 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6835 is lowered to a constant 0.
6836
6837 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6838 running at and the host platform.
6839
6840 Standard C Library Intrinsics
6841 -----------------------------
6842
6843 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6844 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6845 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6846 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6847
6848 .. _int_memcpy:
6849
6850 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6852
6853 Syntax:
6854 """""""
6855
6856 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6857 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6858 support all bit widths however.
6859
6860 ::
6861
6862       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6863                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6864       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6865                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6866
6867 Overview:
6868 """""""""
6869
6870 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6871 source location to the destination location.
6872
6873 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6874 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6875 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6876
6877 Arguments:
6878 """"""""""
6879
6880 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6881 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6882 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6883 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6884 boolean indicating a volatile access.
6885
6886 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6887 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6888 are aligned to that boundary.
6889
6890 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6891 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6892 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6893
6894 Semantics:
6895 """"""""""
6896
6897 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6898 source location to the destination location, which are not allowed to
6899 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6900 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6901 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6902
6903 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6905
6906 Syntax:
6907 """""""
6908
6909 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6910 bit width and for different address space. Not all targets support all
6911 bit widths however.
6912
6913 ::
6914
6915       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6916                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6917       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6918                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6919
6920 Overview:
6921 """""""""
6922
6923 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6924 source location to the destination location. It is similar to the
6925 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6926 overlap.
6927
6928 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6929 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6930 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6931
6932 Arguments:
6933 """"""""""
6934
6935 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6936 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6937 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6938 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6939 boolean indicating a volatile access.
6940
6941 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6942 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6943 aligned to that boundary.
6944
6945 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6946 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6947 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6948
6949 Semantics:
6950 """"""""""
6951
6952 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6953 source location to the destination location, which may overlap. It
6954 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6955 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6956 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6957
6958 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6960
6961 Syntax:
6962 """""""
6963
6964 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6965 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6966 support all bit widths.
6967
6968 ::
6969
6970       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6971                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6972       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6973                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6974
6975 Overview:
6976 """""""""
6977
6978 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6979 particular byte value.
6980
6981 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6982 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6983 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6984
6985 Arguments:
6986 """"""""""
6987
6988 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6989 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6990 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6991 argument is the known alignment of the destination location.
6992
6993 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6994 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6995 that boundary.
6996
6997 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6998 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6999 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7000
7001 Semantics:
7002 """"""""""
7003
7004 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7005 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7006 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7007 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7008
7009 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7011
7012 Syntax:
7013 """""""
7014
7015 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7016 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7017 all types however.
7018
7019 ::
7020
7021       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7022       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7023       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7024       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7025       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7026
7027 Overview:
7028 """""""""
7029
7030 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7031 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7032 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7033 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7034 because there is no need to worry about errno being set).
7035 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7036
7037 Arguments:
7038 """"""""""
7039
7040 The argument and return value are floating point numbers of the same
7041 type.
7042
7043 Semantics:
7044 """"""""""
7045
7046 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7047 nonnegative floating point number.
7048
7049 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7051
7052 Syntax:
7053 """""""
7054
7055 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7056 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7057 all types however.
7058
7059 ::
7060
7061       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7062       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7063       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7064       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7065       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7066
7067 Overview:
7068 """""""""
7069
7070 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7071 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7072 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7073 used, the second argument remains a scalar integer value.
7074
7075 Arguments:
7076 """"""""""
7077
7078 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7079 raise to that power.
7080
7081 Semantics:
7082 """"""""""
7083
7084 This function returns the first value raised to the second power with an
7085 unspecified sequence of rounding operations.
7086
7087 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7089
7090 Syntax:
7091 """""""
7092
7093 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7094 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7095 all types however.
7096
7097 ::
7098
7099       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7100       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7101       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7102       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7103       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7104
7105 Overview:
7106 """""""""
7107
7108 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7109
7110 Arguments:
7111 """"""""""
7112
7113 The argument and return value are floating point numbers of the same
7114 type.
7115
7116 Semantics:
7117 """"""""""
7118
7119 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7120 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7121 conditions in the same way.
7122
7123 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7125
7126 Syntax:
7127 """""""
7128
7129 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7130 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7131 all types however.
7132
7133 ::
7134
7135       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7136       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7137       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7138       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7139       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7140
7141 Overview:
7142 """""""""
7143
7144 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7145
7146 Arguments:
7147 """"""""""
7148
7149 The argument and return value are floating point numbers of the same
7150 type.
7151
7152 Semantics:
7153 """"""""""
7154
7155 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7156 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7157 conditions in the same way.
7158
7159 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7160 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7161
7162 Syntax:
7163 """""""
7164
7165 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7166 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7167 all types however.
7168
7169 ::
7170
7171       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7172       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7173       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7174       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7175       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7176
7177 Overview:
7178 """""""""
7179
7180 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7181 specified (positive or negative) power.
7182
7183 Arguments:
7184 """"""""""
7185
7186 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7187 to raise to that power.
7188
7189 Semantics:
7190 """"""""""
7191
7192 This function returns the first value raised to the second power,
7193 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7194 handles error conditions in the same way.
7195
7196 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7198
7199 Syntax:
7200 """""""
7201
7202 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7203 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7204 all types however.
7205
7206 ::
7207
7208       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7209       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7210       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7211       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7212       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7213
7214 Overview:
7215 """""""""
7216
7217 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7218
7219 Arguments:
7220 """"""""""
7221
7222 The argument and return value are floating point numbers of the same
7223 type.
7224
7225 Semantics:
7226 """"""""""
7227
7228 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7229 would, and handles error conditions in the same way.
7230
7231 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7233
7234 Syntax:
7235 """""""
7236
7237 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7238 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7239 all types however.
7240
7241 ::
7242
7243       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7244       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7245       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7246       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7247       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7248
7249 Overview:
7250 """""""""
7251
7252 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7253
7254 Arguments:
7255 """"""""""
7256
7257 The argument and return value are floating point numbers of the same
7258 type.
7259
7260 Semantics:
7261 """"""""""
7262
7263 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7264 would, and handles error conditions in the same way.
7265
7266 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7268
7269 Syntax:
7270 """""""
7271
7272 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7273 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7274 all types however.
7275
7276 ::
7277
7278       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7279       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7280       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7281       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7282       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7283
7284 Overview:
7285 """""""""
7286
7287 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7288
7289 Arguments:
7290 """"""""""
7291
7292 The argument and return value are floating point numbers of the same
7293 type.
7294
7295 Semantics:
7296 """"""""""
7297
7298 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7299 would, and handles error conditions in the same way.
7300
7301 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7303
7304 Syntax:
7305 """""""
7306
7307 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7308 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7309 all types however.
7310
7311 ::
7312
7313       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7314       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7315       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7316       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7317       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7318
7319 Overview:
7320 """""""""
7321
7322 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7323
7324 Arguments:
7325 """"""""""
7326
7327 The argument and return value are floating point numbers of the same
7328 type.
7329
7330 Semantics:
7331 """"""""""
7332
7333 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7334 would, and handles error conditions in the same way.
7335
7336 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7338
7339 Syntax:
7340 """""""
7341
7342 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7343 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7344 all types however.
7345
7346 ::
7347
7348       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7349       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7350       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7351       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7352       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7353
7354 Overview:
7355 """""""""
7356
7357 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7358
7359 Arguments:
7360 """"""""""
7361
7362 The argument and return value are floating point numbers of the same
7363 type.
7364
7365 Semantics:
7366 """"""""""
7367
7368 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7369 would, and handles error conditions in the same way.
7370
7371 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7373
7374 Syntax:
7375 """""""
7376
7377 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7378 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7379 all types however.
7380
7381 ::
7382
7383       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7384       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7385       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7386       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7387       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7388
7389 Overview:
7390 """""""""
7391
7392 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7393 operation.
7394
7395 Arguments:
7396 """"""""""
7397
7398 The argument and return value are floating point numbers of the same
7399 type.
7400
7401 Semantics:
7402 """"""""""
7403
7404 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7405 would.
7406
7407 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7409
7410 Syntax:
7411 """""""
7412
7413 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7414 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7415 all types however.
7416
7417 ::
7418
7419       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7420       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7421       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7422       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7423       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7424
7425 Overview:
7426 """""""""
7427
7428 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7429 operand.
7430
7431 Arguments:
7432 """"""""""
7433
7434 The argument and return value are floating point numbers of the same
7435 type.
7436
7437 Semantics:
7438 """"""""""
7439
7440 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7441 would, and handles error conditions in the same way.
7442
7443 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7445
7446 Syntax:
7447 """""""
7448
7449 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7450 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7451 all types however.
7452
7453 ::
7454
7455       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7456       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7457       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7458       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7459       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7460
7461 Overview:
7462 """""""""
7463
7464 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7465 first operand and the sign of the second operand.
7466
7467 Arguments:
7468 """"""""""
7469
7470 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7471 type.
7472
7473 Semantics:
7474 """"""""""
7475
7476 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7477 functions would, and handles error conditions in the same way.
7478
7479 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7481
7482 Syntax:
7483 """""""
7484
7485 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7486 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7487 all types however.
7488
7489 ::
7490
7491       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7492       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7493       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7494       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7495       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7496
7497 Overview:
7498 """""""""
7499
7500 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7501
7502 Arguments:
7503 """"""""""
7504
7505 The argument and return value are floating point numbers of the same
7506 type.
7507
7508 Semantics:
7509 """"""""""
7510
7511 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7512 would, and handles error conditions in the same way.
7513
7514 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7516
7517 Syntax:
7518 """""""
7519
7520 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7521 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7522 all types however.
7523
7524 ::
7525
7526       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7527       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7528       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7529       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7530       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7531
7532 Overview:
7533 """""""""
7534
7535 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7536
7537 Arguments:
7538 """"""""""
7539
7540 The argument and return value are floating point numbers of the same
7541 type.
7542
7543 Semantics:
7544 """"""""""
7545
7546 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7547 would, and handles error conditions in the same way.
7548
7549 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7551
7552 Syntax:
7553 """""""
7554
7555 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7556 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7557 all types however.
7558
7559 ::
7560
7561       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7562       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7563       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7564       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7565       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7566
7567 Overview:
7568 """""""""
7569
7570 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7571 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7572
7573 Arguments:
7574 """"""""""
7575
7576 The argument and return value are floating point numbers of the same
7577 type.
7578
7579 Semantics:
7580 """"""""""
7581
7582 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7583 would, and handles error conditions in the same way.
7584
7585 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7587
7588 Syntax:
7589 """""""
7590
7591 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7592 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7593 all types however.
7594
7595 ::
7596
7597       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7598       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7599       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7600       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7601       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7602
7603 Overview:
7604 """""""""
7605
7606 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7607 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7608 operand isn't an integer.
7609
7610 Arguments:
7611 """"""""""
7612
7613 The argument and return value are floating point numbers of the same
7614 type.
7615
7616 Semantics:
7617 """"""""""
7618
7619 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7620 would, and handles error conditions in the same way.
7621
7622 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7624
7625 Syntax:
7626 """""""
7627
7628 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7629 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7630 all types however.
7631
7632 ::
7633
7634       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7635       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7636       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7637       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7638       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7639
7640 Overview:
7641 """""""""
7642
7643 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7644 nearest integer.
7645
7646 Arguments:
7647 """"""""""
7648
7649 The argument and return value are floating point numbers of the same
7650 type.
7651
7652 Semantics:
7653 """"""""""
7654
7655 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7656 functions would, and handles error conditions in the same way.
7657
7658 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7660
7661 Syntax:
7662 """""""
7663
7664 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7665 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7666 all types however.
7667
7668 ::
7669
7670       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7671       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7672       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7673       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7674       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7675
7676 Overview:
7677 """""""""
7678
7679 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7680 nearest integer.
7681
7682 Arguments:
7683 """"""""""
7684
7685 The argument and return value are floating point numbers of the same
7686 type.
7687
7688 Semantics:
7689 """"""""""
7690
7691 This function returns the same values as the libm ``round``
7692 functions would, and handles error conditions in the same way.
7693
7694 Bit Manipulation Intrinsics
7695 ---------------------------
7696
7697 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7698 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7699
7700 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7702
7703 Syntax:
7704 """""""
7705
7706 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7707 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7708
7709 ::
7710
7711       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7712       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7713       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7714
7715 Overview:
7716 """""""""
7717
7718 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7719 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7720 These are useful for performing operations on data that is not in the
7721 target's native byte order.
7722
7723 Semantics:
7724 """"""""""
7725
7726 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7727 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7728 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7729 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7730 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7731 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7732 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7733 respectively).
7734
7735 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7736 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7737
7738 Syntax:
7739 """""""
7740
7741 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7742 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7743 support all bit widths or vector types, however.
7744
7745 ::
7746
7747       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7748       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7749       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7750       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7751       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7752       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7753
7754 Overview:
7755 """""""""
7756
7757 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7758 in a value.
7759
7760 Arguments:
7761 """"""""""
7762
7763 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7764 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7765 match the argument type.
7766
7767 Semantics:
7768 """"""""""
7769
7770 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7771 each element of a vector.
7772
7773 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7775
7776 Syntax:
7777 """""""
7778
7779 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7780 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7781 targets support all bit widths or vector types, however.
7782
7783 ::
7784
7785       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7786       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7787       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7788       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7789       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7790       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7791
7792 Overview:
7793 """""""""
7794
7795 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7796 leading zeros in a variable.
7797
7798 Arguments:
7799 """"""""""
7800
7801 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7802 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7803 type must match the first argument type.
7804
7805 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7806 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7807 defined result. Historically some architectures did not provide a
7808 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7809 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7810
7811 Semantics:
7812 """"""""""
7813
7814 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7815 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7816 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7817 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7818 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7819
7820 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7821 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7822
7823 Syntax:
7824 """""""
7825
7826 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7827 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7828 support all bit widths or vector types, however.
7829
7830 ::
7831
7832       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7833       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7834       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7835       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7836       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7837       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7838
7839 Overview:
7840 """""""""
7841
7842 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7843 trailing zeros.
7844
7845 Arguments:
7846 """"""""""
7847
7848 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7849 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7850 type must match the first argument type.
7851
7852 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7853 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7854 defined result. Historically some architectures did not provide a
7855 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7856 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7857
7858 Semantics:
7859 """"""""""
7860
7861 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7862 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7863 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7864 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7865 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7866
7867 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7868 -----------------------------------
7869
7870 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7871
7872 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7874
7875 Syntax:
7876 """""""
7877
7878 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7879 on any integer bit width.
7880
7881 ::
7882
7883       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7884       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7885       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7886
7887 Overview:
7888 """""""""
7889
7890 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7891 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7892 occurred during the signed summation.
7893
7894 Arguments:
7895 """"""""""
7896
7897 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7898 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7899 bit width. The second element of the result structure must be of type
7900 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7901 addition.
7902
7903 Semantics:
7904 """"""""""
7905
7906 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7907 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7908 first element of which is the signed summation, and the second element
7909 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7910 overflow.
7911
7912 Examples:
7913 """""""""
7914
7915 .. code-block:: llvm
7916
7917       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7918       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7919       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7920       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7921
7922 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7924
7925 Syntax:
7926 """""""
7927
7928 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7929 on any integer bit width.
7930
7931 ::
7932
7933       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7934       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7935       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7936
7937 Overview:
7938 """""""""
7939
7940 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7941 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7942 occurred during the unsigned summation.
7943
7944 Arguments:
7945 """"""""""
7946
7947 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7948 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7949 bit width. The second element of the result structure must be of type
7950 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7951 addition.
7952
7953 Semantics:
7954 """"""""""
7955
7956 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7957 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7958 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7959 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7960
7961 Examples:
7962 """""""""
7963
7964 .. code-block:: llvm
7965
7966       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7967       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7968       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7969       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7970
7971 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7973
7974 Syntax:
7975 """""""
7976
7977 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7978 on any integer bit width.
7979
7980 ::
7981
7982       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7983       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7984       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7985
7986 Overview:
7987 """""""""
7988
7989 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7990 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7991 overflow occurred during the signed subtraction.
7992
7993 Arguments:
7994 """"""""""
7995
7996 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7997 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7998 bit width. The second element of the result structure must be of type
7999 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8000 subtraction.
8001
8002 Semantics:
8003 """"""""""
8004
8005 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8006 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8007 first element of which is the subtraction, and the second element of
8008 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8009 overflow.
8010
8011 Examples:
8012 """""""""
8013
8014 .. code-block:: llvm
8015
8016       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8017       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8018       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8019       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8020
8021 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8023
8024 Syntax:
8025 """""""
8026
8027 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8028 on any integer bit width.
8029
8030 ::
8031
8032       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8033       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8034       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8035
8036 Overview:
8037 """""""""
8038
8039 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8040 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8041 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8042
8043 Arguments:
8044 """"""""""
8045
8046 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8047 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8048 bit width. The second element of the result structure must be of type
8049 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8050 subtraction.
8051
8052 Semantics:
8053 """"""""""
8054
8055 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8056 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8057 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8058 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8059 overflow.
8060
8061 Examples:
8062 """""""""
8063
8064 .. code-block:: llvm
8065
8066       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8067       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8068       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8069       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8070
8071 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8073
8074 Syntax:
8075 """""""
8076
8077 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8078 on any integer bit width.
8079
8080 ::
8081
8082       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8083       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8084       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8085
8086 Overview:
8087 """""""""
8088
8089 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8090 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8091 overflow occurred during the signed multiplication.
8092
8093 Arguments:
8094 """"""""""
8095
8096 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8097 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8098 bit width. The second element of the result structure must be of type
8099 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8100 multiplication.
8101
8102 Semantics:
8103 """"""""""
8104
8105 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8106 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8107 the first element of which is the multiplication, and the second element
8108 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8109 overflow.
8110
8111 Examples:
8112 """""""""
8113
8114 .. code-block:: llvm
8115
8116       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8117       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8118       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8119       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8120
8121 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8122 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8123
8124 Syntax:
8125 """""""
8126
8127 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8128 on any integer bit width.
8129
8130 ::
8131
8132       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8133       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8134       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8135
8136 Overview:
8137 """""""""
8138
8139 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8140 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8141 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8142
8143 Arguments:
8144 """"""""""
8145
8146 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8147 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8148 bit width. The second element of the result structure must be of type
8149 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8150 multiplication.
8151
8152 Semantics:
8153 """"""""""
8154
8155 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8156 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8157 the first element of which is the multiplication, and the second
8158 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8159 resulted in an overflow.
8160
8161 Examples:
8162 """""""""
8163
8164 .. code-block:: llvm
8165
8166       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8167       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8168       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8169       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8170
8171 Specialised Arithmetic Intrinsics
8172 ---------------------------------
8173
8174 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8176
8177 Syntax:
8178 """""""
8179
8180 ::
8181
8182       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8183       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8184
8185 Overview:
8186 """""""""
8187
8188 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8189 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8190 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8191 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8192 and add instructions.
8193
8194 Arguments:
8195 """"""""""
8196
8197 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8198 multiplicands, a and b, and an addend c.
8199
8200 Semantics:
8201 """"""""""
8202
8203 The expression:
8204
8205 ::
8206
8207       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8208
8209 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8210 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8211 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8212 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8213 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8214
8215 Examples:
8216 """""""""
8217
8218 .. code-block:: llvm
8219
8220       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8221
8222 Half Precision Floating Point Intrinsics
8223 ----------------------------------------
8224
8225 For most target platforms, half precision floating point is a
8226 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8227 but does not support computation in the format.
8228
8229 This means that code must first load the half-precision floating point
8230 value as an i16, then convert it to float with
8231 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8232 then be performed on the float value (including extending to double
8233 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8234 if needed, then converted to i16 with
8235 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8236 i16 value.
8237
8238 .. _int_convert_to_fp16:
8239
8240 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8242
8243 Syntax:
8244 """""""
8245
8246 ::
8247
8248       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8249
8250 Overview:
8251 """""""""
8252
8253 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8254 from single precision floating point format to half precision floating
8255 point format.
8256
8257 Arguments:
8258 """"""""""
8259
8260 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8261 converted.
8262
8263 Semantics:
8264 """"""""""
8265
8266 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8267 from single precision floating point format to half precision floating
8268 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8269 converted number.
8270
8271 Examples:
8272 """""""""
8273
8274 .. code-block:: llvm
8275
8276       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8277       store i16 %res, i16* @x, align 2
8278
8279 .. _int_convert_from_fp16:
8280
8281 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8283
8284 Syntax:
8285 """""""
8286
8287 ::
8288
8289       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8290
8291 Overview:
8292 """""""""
8293
8294 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8295 conversion from half precision floating point format to single precision
8296 floating point format.
8297
8298 Arguments:
8299 """"""""""
8300
8301 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8302 converted.
8303
8304 Semantics:
8305 """"""""""
8306
8307 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8308 conversion from half single precision floating point format to single
8309 precision floating point format. The input half-float value is
8310 represented by an ``i16`` value.
8311
8312 Examples:
8313 """""""""
8314
8315 .. code-block:: llvm
8316
8317       %a = load i16* @x, align 2
8318       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8319
8320 Debugger Intrinsics
8321 -------------------
8322
8323 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8324 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8325 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8326 document.
8327
8328 Exception Handling Intrinsics
8329 -----------------------------
8330
8331 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8332 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8333 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8334
8335 .. _int_trampoline:
8336
8337 Trampoline Intrinsics
8338 ---------------------
8339
8340 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8341 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8342 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8343 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8344 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8345 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8346 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8347 extension.
8348
8349 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8350 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8351 It can be created as follows:
8352
8353 .. code-block:: llvm
8354
8355       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8356       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8357       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8358       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8359       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8360
8361 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8362 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8363
8364 .. _int_it:
8365
8366 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8368
8369 Syntax:
8370 """""""
8371
8372 ::
8373
8374       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8375
8376 Overview:
8377 """""""""
8378
8379 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8380 turning it into a trampoline.
8381
8382 Arguments:
8383 """"""""""
8384
8385 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8386 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8387 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8388 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8389 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8390 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8391 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8392 bitcast to an ``i8*``.
8393
8394 Semantics:
8395 """"""""""
8396
8397 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8398 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8399 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8400 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8401 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8402 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8403 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8404 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8405 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8406 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8407 modified, then the effect of any later call to the returned function
8408 pointer is undefined.
8409
8410 .. _int_at:
8411
8412 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8414
8415 Syntax:
8416 """""""
8417
8418 ::
8419
8420       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8421
8422 Overview:
8423 """""""""
8424
8425 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8426 a trampoline (passed as ``tramp``).
8427
8428 Arguments:
8429 """"""""""
8430
8431 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8432 code filled in by a previous call to
8433 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8434
8435 Semantics:
8436 """"""""""
8437
8438 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8439 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8440 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8441 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8442 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8443
8444 Memory Use Markers
8445 ------------------
8446
8447 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8448 memory objects and ranges where variables are immutable.
8449
8450 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8452
8453 Syntax:
8454 """""""
8455
8456 ::
8457
8458       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8459
8460 Overview:
8461 """""""""
8462
8463 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8464 object's lifetime.
8465
8466 Arguments:
8467 """"""""""
8468
8469 The first argument is a constant integer representing the size of the
8470 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8471 to the object.
8472
8473 Semantics:
8474 """"""""""
8475
8476 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8477 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8478 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8479 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8480
8481 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8482 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8483
8484 Syntax:
8485 """""""
8486
8487 ::
8488
8489       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8490
8491 Overview:
8492 """""""""
8493
8494 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8495 object's lifetime.
8496
8497 Arguments:
8498 """"""""""
8499
8500 The first argument is a constant integer representing the size of the
8501 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8502 to the object.
8503
8504 Semantics:
8505 """"""""""
8506
8507 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8508 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8509 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8510 object following this intrinsic may be removed as dead.
8511
8512 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8514
8515 Syntax:
8516 """""""
8517
8518 ::
8519
8520       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8521
8522 Overview:
8523 """""""""
8524
8525 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8526 a memory object will not change.
8527
8528 Arguments:
8529 """"""""""
8530
8531 The first argument is a constant integer representing the size of the
8532 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8533 to the object.
8534
8535 Semantics:
8536 """"""""""
8537
8538 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8539 the return value, the referenced memory location is constant and
8540 unchanging.
8541
8542 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8544
8545 Syntax:
8546 """""""
8547
8548 ::
8549
8550       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8551
8552 Overview:
8553 """""""""
8554
8555 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8556 memory object are mutable.
8557
8558 Arguments:
8559 """"""""""
8560
8561 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8562 The second argument is a constant integer representing the size of the
8563 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8564 pointer to the object.
8565
8566 Semantics:
8567 """"""""""
8568
8569 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8570
8571 General Intrinsics
8572 ------------------
8573
8574 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8575 purpose.
8576
8577 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8579
8580 Syntax:
8581 """""""
8582
8583 ::
8584
8585       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8586
8587 Overview:
8588 """""""""
8589
8590 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8591
8592 Arguments:
8593 """"""""""
8594
8595 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8596 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8597 source file name, and the last argument is the line number.
8598
8599 Semantics:
8600 """"""""""
8601
8602 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8603 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8604 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8605 ignored by code generation and optimization.
8606
8607 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8609
8610 Syntax:
8611 """""""
8612
8613 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8614 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8615 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8616 '``0``'.
8617
8618 ::
8619
8620       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8621       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8622       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8623       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8624       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8625
8626 Overview:
8627 """""""""
8628
8629 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8630
8631 Arguments:
8632 """"""""""
8633
8634 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8635 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8636 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8637 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8638
8639 Semantics:
8640 """"""""""
8641
8642 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8643 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8644 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8645 generation and optimization.
8646
8647 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8649
8650 Syntax:
8651 """""""
8652
8653 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8654 any integer bit width.
8655
8656 ::
8657
8658       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8659       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8660       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8661       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8662       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8663
8664 Overview:
8665 """""""""
8666
8667 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8668
8669 Arguments:
8670 """"""""""
8671
8672 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8673 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8674 global string which is the source file name, and the last argument is
8675 the line number. It returns the value of the first argument.
8676
8677 Semantics:
8678 """"""""""
8679
8680 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8681 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8682 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8683 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8684
8685 '``llvm.trap``' Intrinsic
8686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8687
8688 Syntax:
8689 """""""
8690
8691 ::
8692
8693       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8694
8695 Overview:
8696 """""""""
8697
8698 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8699
8700 Arguments:
8701 """"""""""
8702
8703 None.
8704
8705 Semantics:
8706 """"""""""
8707
8708 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8709 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8710 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8711
8712 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8714
8715 Syntax:
8716 """""""
8717
8718 ::
8719
8720       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8721
8722 Overview:
8723 """""""""
8724
8725 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8726
8727 Arguments:
8728 """"""""""
8729
8730 None.
8731
8732 Semantics:
8733 """"""""""
8734
8735 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8736 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8737 debugger.
8738
8739 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8741
8742 Syntax:
8743 """""""
8744
8745 ::
8746
8747       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8748
8749 Overview:
8750 """""""""
8751
8752 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8753 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8754 is placed on the stack before local variables.
8755
8756 Arguments:
8757 """"""""""
8758
8759 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8760 The first argument is the value loaded from the stack guard
8761 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8762 enough space to hold the value of the guard.
8763
8764 Semantics:
8765 """"""""""
8766
8767 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8768 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8769 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8770 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8771 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8772 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8773 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8774
8775 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8777
8778 Syntax:
8779 """""""
8780
8781 ::
8782
8783       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8784
8785 Overview:
8786 """""""""
8787
8788 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8789 created stack protector and if they are not equal calls the
8790 ``__stack_chk_fail()`` function.
8791
8792 Arguments:
8793 """"""""""
8794
8795 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8796 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8797
8798 Semantics:
8799 """"""""""
8800
8801 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8802 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8803 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8804
8805 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8806 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8807 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8808 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8809 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8810 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8811 codegen after the tail call decision has occured.
8812
8813 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8815
8816 Syntax:
8817 """""""
8818
8819 ::
8820
8821       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8822       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8823
8824 Overview:
8825 """""""""
8826
8827 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8828 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8829 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8830 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8831 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8832 other object.
8833
8834 Arguments:
8835 """"""""""
8836
8837 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8838 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8839 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8840 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8841 only accepts constants.
8842
8843 Semantics:
8844 """"""""""
8845
8846 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8847 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8848 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8849 on the ``min`` argument).
8850
8851 '``llvm.expect``' Intrinsic
8852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8853
8854 Syntax:
8855 """""""
8856
8857 ::
8858
8859       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8860       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8861
8862 Overview:
8863 """""""""
8864
8865 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8866 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8867
8868 Arguments:
8869 """"""""""
8870
8871 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8872 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8873 constant value, variables are not allowed.
8874
8875 Semantics:
8876 """"""""""
8877
8878 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8879
8880 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8882
8883 Syntax:
8884 """""""
8885
8886 ::
8887
8888       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8889
8890 Overview:
8891 """""""""
8892
8893 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8894 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8895
8896 Arguments:
8897 """"""""""
8898
8899 None.
8900
8901 Semantics:
8902 """"""""""
8903
8904 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8905 by codegen.